A Toyota Prius 1.8 Hibrid Rendszerének Működése és Fejlődése

Üzemanyagot takarít meg, kíméli a környezetet, képes energiát visszatermelni - márpedig ha egy technológia ennyi előnyt kínál, akkor érthető, ha sokan félnek attól, hogy nagyon komplikált rendszerről van szó, amivel még gondok lehetnek. A Toyota Prius azonban bebizonyította, hogy a hibrid technológia nem csupán megbízható, de rendkívül hatékony is. A Toyota Priust mindenki úgy ismeri, mint az első sikeres, tömeggyártott hibridet. A köztudatban élő tévhit ellenére nem a Prius volt az első autó, amely elektromotorral kombinálta a belső égésű motort, de a sikeres megvalósításra várni kellett. A Toyota 1997-ben, öt év fejlesztés után dobta piacra az első generációs Priust, amely az első tömeggyártott hibrid lett.

A Toyota Prius története és generációi

A Prius története 1997-ben indult, és 2022 végén pedig bemutatták az ikonikus modell ötödik generációját. Összesen 5 generációja van. 1997-ben Japánban adták el az első Prius járművet, amelyet a Toyota Motor Corporation készített. 2001 körül terjedt el jobban a világban, 2003-ra közel 160 000 darab készült a típusból. 2021-ben, amikor kivezették a negyedik generációt, már több mint 15 millió világszerte eladott darabnál tartott a Toyota, ebből hárommilliót Európában adtak el.

Első Generáció (XW10/NHW10/NHW11)

A márka határozott célja volt, hogy az első generációs modellt feltűnő köntösbe öltöztesse, és olyan mintát alkosson, amit a későbbi évek során sikeresen továbbfejleszthet. A környezetbarát autó jellegzetes formái a Toyota kaliforniai dizájn-stúdiójában születtek, s az ívelt tető és az éles vonalakkal megrajzolt oldalak remek aerodinamikát kölcsönöztek az első Priusnak (légellenállási együttható: Cd 0,29). A szedán karosszéria különleges tervezésű hibrid rendszert rejtett, amelyben egy üzemanyag-takarékos, 1,5 literes VVT-i benzinmotor és egy elektromotor mozgatta az autót. A Prius hibrid rendszerében számos okos megoldás javította tovább az üzemanyag-takarékosságot: ilyen volt a benzin- és az elektromos motorok intelligens összehangolása a forgalmi viszonyoknak megfelelően, vagy hogy a benzinmotor kikapcsol, ha a jármű megáll. Az akkori reklámszövegek szerint az új Prius “a 21. századi benzin- és elektromos autók előfutára” - és ma már jól tudjuk, mennyire pontosnak bizonyult ez a jóslat.

Második Generáció (XW20)

Amikor 2003-ban elérkezett a második generációs modell bemutatásának ideje, a világ izgatottan találgatta, hogyan lesz képes a Toyota továbbfejleszteni egy ennyire radikális elképzelést. Ahogy a Toyota remélte, az új hajtáslánc - ma ismert nevén a Hybrid Synergy Drive (HSD) - egy sor pozitív változást hozott. A szedán karosszériát egy hosszabb, szélesebb és lendületesebb ferdehátú dizájn váltotta fel. Az újonnan kifejlesztett Hybrid Synergy Drive (HSD) hajtáslánc újragondolta a benzinmotor és az elektromotor kapcsolatát, több szerepet osztva az elektromotorra. Az 50%-kal erősebb új elektromotor remekül kiegészítette a szintén optimalizált 1,5 literes benzinmotort, nagyobb teljesítményt és alacsonyabb fogyasztást eredményezve. A második generációs Prius öt éven át volt kapható, s ez idő alatt kétségtelenné vált, hogy az emberek megszokták és elfogadták a hibrid hajtást.

Harmadik Generáció (XW30)

A harmadik generációt 2009 januárjában mutatták be az Észak-amerikai Nemzetközi Autóshow-n. Az autó elképesztő sikert aratott: a vállalat az első hónapban csupán 10.000 eladásra számított, ám ezzel szemben 180.000 megrendelés érkezett. Az új Priusokba nagyobb, 1,8 literes Atkinson-ciklusú benzinmotor került, a Hybrid Synergy Drive hajtásláncot pedig átdolgozták: az alkatrészek 90%-a kicserélődött, és könnyebbé vált a hibrid rendszer. A harmadik generáció új alvázra lett építve, amelynek köszönhetően javult a menetstabilitása és a kormányozhatósága. A harmadik generációs Toyota Prius 2009-ben az év autója lett Japánban.

Avensis motorolaj feltöltési útmutató

Negyedik Generáció (XW50)

A negyedik generációs Priust 2015-ben mutatták be a Frankfurti Motor Show-n. Az újonnan kifejlesztett Toyota New Global Architechture (TNGA) platform alacsonyabb súlypontot és erősebb kialakítást biztosított az autónak. A hibrid hajtáslánc is megújult, könnyebb és erősebb lett, ami minden eddiginél alacsonyabb fogyasztást és kibocsátást (70 g/km!) eredményezett. A negyedik generáció vagányabb és fiatalosabb, emellett kis mértékben nőtt a mérete. A rendkívül alacsony 0,24-es légellenállási együttható, az 5,9 cm-rel alacsonyabbra került vezetőülés a TNGA-platformmal együtt egy alacsony súlypontú, sportos járgányt eredményezett, amely dinamizmusa mellett minden eddiginél alacsonyabb fogyasztással rendelkezett.

Ötödik Generáció (XW60)

Az XW60 az ötödik generációs Toyota Prius, melyet 2022. november 16-án mutattak be. Az ötödik generációs Prius legszembetűnőbb tulajdonsága, hogy egyszerűen gyönyörű. A tervezőmérnökök eltértek a korábbi generációk élesebb kontúrjaitól, és az autó egy sokkal áramvonalasabb kialakítást kapott. Az autóba a második generációs TNGA-platform került, amely a 5 cm-rel megnövekedett tengelytáv és a szélesebb kialakítás miatt egészen kiváló útfekvést biztosít. A motorok összteljesítményén nagyot emeltek: a korábbi 122 lóerő helyett a kétliteres, 152 lóerős Atkinson-ciklusú benzinmotor és a 163 lóerős villanymotor együtt immár 223 lóerős rendszerteljesítményt tud. A megújult elektromotor komoly teljesítménye természetesen azt a célt szolgálja, hogy elektromos üzemmódban minél jobb használhatóságot nyújtson. Az ötödik generáció minden szempontból magasabbra helyezi a lécet elődjeihez képest. Az új Prius 2023 nyarán érkezik Magyarországon.

A Hibrid Hajtásrendszer Működése: Két Motor, Egy Cél

Hibrid modelljeinkben két motor található: egy elektromos és egy benzines. Ez a két motor folyamatosan együttműködik annak érdekében, hogy extra teljesítményt és egyenletes nyomatékot biztosítson - amikor és amennyi éppen kell. A japán gyártóé a ma használt rendszerek közül a legkorábbi, mondhatjuk legkiforrottabb. Ők az úgynevezett soros-párhuzamos megoldást alkalmazzák, amelyen az évek során sokat finomítottak, de alapjait megtartották. Egy Atkinson-ciklusú benzineshez társítják a villanymotort vagy -motorokat. A motor és a hajtott kerekek között az erőátvitelt egy bolygóműből és két elektromotorból álló, a vezérléstől függően fokozatmentes áttételként viselkedő nyomatékelosztó biztosítja. A két villamos egység egyaránt funkcionálhat motorként vagy generátorként. Lényeges, hogy a benzinmotor és a villanymotor teljesítménye nem egyszerűen csak összeadódik.

Az 1.8 Literes Atkinson-ciklusú Motor

Többször említettük már az 1.8-as erőforrást, ami egy Atkinson(-Miller) ciklusú motor. Nagyon röviden ez annyiban tér el az általunk jobban ismert Otto ciklusú motortól, hogy jobb az üzemanyag-hatékonysága, cserébe alul nagyon nyomaték- és teljesítményszegény. Inkább a közép tartományba van optimalizálva, a maximum fordulatszám per perc pedig valahol 5000 környékén van. Ezekből az adatokból jól látszik, hogy a Toyotának semmi más dolga nem volt, mint hogy a gyengeségét feljavítsa egy elektromos hajtással, így tökéletes páros lett a kétféle erőforrás. Az 1.8-as Prius motorja 98 lóerős, de a villanymotorral együtt a rendszerteljesítmény 136 lóerő.

Az e-CVT Váltó és az Energiagazdálkodás

A Toyota fokozatmentes nyomatékosztóműve, amely kiváltja a kuplungot és a sebességváltót, ötödannyi alkatrészből áll, mint egy hagyományos automata vagy kézi sebességváltó. A műszakilag igen érdekes és újszerű rendszer gyakorlatilag primitívebb, ezért jóval tartósabb, megbízhatóbb, mint a hagyományos sebességváltók. Az e-CVT pedig azért játszik ebben fontos szerepet, mert nagyjából hibátlanul hangolja össze a bolygómű segítségével ezt a kettőst. A hibrid rendszer agya a számítógép, amely az automata sebességváltóval összekapcsolva a sebességi és terhelési paramétereknek megfelelően úgy választja meg a benzin- és elektromos hajtás arányát, hogy az autó mindig a legnagyobb hatásfokú üzemmódban dolgozzon. Az autó arra törekszik, hogy a megválasztott sebességhez mindig az optimális fordulatot használja, és ahhoz optimális mennyiségű energiát tápláljon.

A Prius gyújtógyertyáinak fontossága

Normál vezetési körülmények között a benzines és elektromos hajtás együttesen -- egymást kiegészítve -- működik; az elektromos motor besegít a jármű meghajtásába, s ehhez a benzinmotortól kapja az energiát. Amikor azonban szükséges -- például emelkedőn felfelé haladáskor vagy előzésnél, erős gyorsításkor --, az akkumulátor táplálja többletenergiával az elektromos motort. Az olyan helyzetekben pedig, amikor a benzinmotor igen rossz hatásfokkal működne, vagy ahol viszonylag magas lenne a károsanyag-kibocsátása -- például lassú, araszoló mozgásnál, vagy lejtőn lefelé haladva --, a benzinmotor teljesen leáll. Ekkor a Prius elektromos autóként közlekedik, üzemanyagot egyáltalán nem fogyasztva, nulla emisszióval. Lassítás vagy fékezés során az energia áramlási iránya megfordul: a kerekek forgatják a villanymotort, mely generátorként a jármű mozgási energiáját részben elektromos energiává alakítja vissza, s ezt a rendszer az akkumulátorban tárolja.

Akkumulátorok és Hőkezelés

Két akkumulátorral szerelik az autótː egy nagyfeszültségű (HV), úgynevezett meghajtó akkuval és egy 12 voltos, kisfeszültségűvel (LV). A tölthető HV-akku mechanikusan elválasztva, például 38 modulból álló, 273,6 voltos feszültségű, 6,5 Ah kapacitású és 53,3 kg tömegű, japán Panasonic gyártmányú nikkel-metál-hidrid akkumulátor (NiMH) lehet. Élettartama megnövelése érdekében csak teljes kapacitása 40-60%-ára tanácsos feltölteni, hogy maradjon hely a fékezési energia-visszatáplálásnak. A számítógép által felügyelt töltésvezérlő az akkumulátor töltését 38% és 82% között tartja, átlagosan 60% körül. Az autó a hosszabb élettartam érdekében mindig arra törekszik, hogy ne merítse a pakkot 40% alá, és lehetőleg ne menjen 60% fölé, de 80%-nál minden erejével azon lesz, hogy elhasználja a felesleges töltést, és nem is hajlandó felvenni többet. Mivel leginkább ebből a 20%-os poolból operál (40-60), így a degradáció sokkal kevésbé befolyásoló tényező.

Lényegében az autó egész működése egy nagy hőmenedzsmentről szól, és figyeli az inverter, a motor, az akkumulátor pakk, a katalizátor stb. hőmérsékletét, és ezeknek a függvényében lépked egyik stage-ből a másikba, majd éri el az „üzemi hőmérsékletet”. Az akkupakk hűtése/fűtése az utastérből érkezik, így annak szellőztető ventilátorának állapota kritikus pont, előszeretettel tömődik el mindenféle szutyokkal, szóval illik takarítani legalább évente.

Plug-in Hibrid és Prius+ Modellek

A sikeren felbuzdulva a Toyota a harmadik generációnál kihozta az első plug-in hibridet, illetve a modell hétszemélyes verzióját, a Prius+-t. Mindkét modell nagyobb kapacitású akkumulátort kapott. A Plug-in Hybrideket úgy kell elképzelnünk, mint egy elektromos autó és egy hibrid keverékét. Ismerje az autót, amely a hibrid modelljeink minden előnyével rendelkezik, ugyanakkor jóval hosszabb utakat képes megtenni tisztán elektromos üzemmódban, zéró emisszióval! Külső megjelenését tekintve a Prius Plug-in erősen hasonlított a jól ismert Priushoz, az viszont komoly különbséget jelentett, hogy akkumulátorát már nemcsak a hibrid rendszer, hanem külső áramforrás is tölthette. Az 8,8 kWh-s lítiumion-akkumulátornak köszönhetően 50 km-es elektromos hatótávra is képes elektromos módban. A Prius Plug-in tökéletes megoldást jelentett azok számára, akik hosszabb távolságokon szerettek volna elektromos hajtással autózni - anélkül, hogy aggódniuk kellene az akkumulátor lemerülése miatt. Fontos kiemelni, hogy a rengetegféle plug-in-tól eltérően, ez a Prius töltés nélkül nagyjából ugyanazt tudja, mint a sima Prius, és ez óriási szó.

A nagyobb csomagteret és hétszemélyes kabint kínáló Prius+ is a már jól ismert formavilággal készült, bár természetesen hosszabb lett, mint a Prius, s a dizájnerek kissé lekerekítették a hátsó részét. Az autó a gyarapodó létszámú családok számára készült, amelyeknek egyre több helyre van szükségük, de így is szeretnének környezettudatosan közlekedni.

Autórádió keret Toyota RAV4

Vezetési Élmény és Fogyasztás

Nem titok, hogy a városi közlekedés nagymértékben megemeli az autók üzemanyag-fogyasztását. A hibridek azonban nem úgy viselkednek, mint a többi autó. Induláskor a villanymotor nagy nyomatékkal hajtja az autót néhány méteren át, 40 km/h-s sebességig. Azután egyenletes, közepes fordulaton beindul a belső égésű motor, de nincs zúgás és erős zaj. Ha EV-módba kapcsolja valamelyik hibrid autónkat, egészen különleges dolgot tapasztalhat: semmit! A motor hihetetlen csendje menet közben olyan élmény, amit csak akkor tudunk elképzelni, ha már egyszer kipróbáltuk. Fékezésnél, amikor megállunk a forgalomban, leáll a benzinmotor, és nem indul újra addig, amíg újra fel nem gyorsul az autó. Induláskor újra a csendes elektromos motor veszi át a meghajtást, amely indítási energiáját részben a lejtmenetből és a fékezésből visszanyert akkumulátortöltésből kapja.

A hibridek nagy előnye a mozgási energia hasznosítása: gázelvételkor vagy fékezve a Prius is áramot termel vissza az akkukba, ami felhasználható az autó hajtására, nem pedig fűti az utcát. A Prius volt az első sorozatgyártásban eladott autó, amiben megjelent az elektromos fékrendszer. Különleges érzés, hogy városban csökkenni kezd az átlagfogyasztás, mert a villanymotor gyakrabban váltja ki a benzinest, mint országúton vagy autópályán. Így lehet kisajtolni az 1.8-as motorhoz tartozó 1,4 tonnás autóból 5 alatti fogyasztást városban viszonylag könnyedén. A közel ezer kilométeres tesztúton 3,2 és 5 liter közötti fogyasztást mértek. A teszt átlaga 3,9 liter, ami közelében van a gyári adatnak. Kisebb üzemanyagtartályát csupán 1000 kilométerenként kell újratölteni.

Az autó belseje és a vezetése nyugalmat áraszt, de ezt úgy éri el, hogy - kis túlzással - rákényszeríti a sofőrt a takarékos vezetésre. A gázpedállal is nagyon sokat lehet játszani. Lényegében így lehet menet közben a módok között váltani. Ha azt szeretnénk, hogy mondjuk 55-nél tisztán elektromosan haladjunk tovább, és megvan a megfelelő töltöttség, akkor nincs más dolgunk, mint hirtelen teljesen felengedni a gázpedált, majd enyhén visszalépni rá, és az autó elektromosan halad tovább. A túlzott gázpedál nyomkodástól a fokozatmentes váltó (CVT) is gondoskodik. Nyugis használattal, több kilométert is el lehet vele menni elektromos üzemben, aminek a teljes csend miatt nagyon jó hangulata van.

Technológiai Fejlettségek és Extrák

A Prius a korához képest egy baromi jól felszerelt autó. Az utastérben is feltűnőt rajzoltak a tervezők, belül érdekes a fehérnek látszó, de a valóságban selyemfényű középkonzol. A legfontosabb információkat, vagyis a sebességet és hasonló adatokat mutató fő műszeregység középre került, ahol az autós könnyen leolvashatta. A középen elhelyezett műszeregység szélesebb lett, s a nagyméretű, futurista formavilágú műszerfal központi helyét immár egy színes multimédia képernyő foglalta el.

A harmadik generációtól kezdődően számos kényelmi és biztonsági funkció vált elérhetővé:

• LED lámpák: Bár csak a tompított LED, bőven elég. Elképesztően éles a vetítési képe, nincs elkóricáló fénycsóva.
• HUD (Head-Up Display): Navis HUD, amit szélvédőre vetít ki.
• IPA (Intelligent Parking Assist): Automata parkolási segéd, ami beparkol helyettünk.
• Adaptív tempomat: Bár 10+ éves technika, jól használható. Viszonylag gyorsan reagál, de sajnos csak 50 km/h felett aktiválható (48), és csak 40 km/h felett lőhető vissza.
• PCS (Pre-Collision System): Ütközés előtti biztonsági rendszer, amely figyelmeztet a ráfutásos balesetekre, és felkészíti a fékrendszert a vészfékezésre.
• Automata világítás, automata esőérzékelő, automata klíma, automata ablakok.
• Navigáció: Ami mai napig frissíthető, 500 GB-os beépített HDD-vel, jack csatlakozóval, beépített Bluetooth kihangosítással és média lejátszással.

Karbantartás és Tartósság

Műszakilag a Prius pont olyan megbízható, mint a Toyoták általában, de fékjei kevésbé kopnak a generátoros áram-visszatermeléstől. Önmagában a Prius hajtása a bolygóművel egy mechanikailag egyszerű és nagyon tartós megoldás, váltója, kuplungja nincs, azzal sem lehet baj. 10 éves koráig az autóra köthető, évente megújítható Hybrid Garancia. Ha a biztosítási idő alatt történik valami az akkupakkal, garanciálisan cserélik újra. Ha az autó Toyota szervizben volt szervizelve, és esetleg valami más hibásodna meg hibrid rendszerrel kapcsolatosan, a Toyota segíthet garanciálisan.

A HVAC-rendszerű autóklíma indukciós motort használ a zárt rendszerű görgős kompresszor meghajtására, amelyet általában nem alkalmaznak az autóiparban. A görgős kompresszor használata növeli a rendszer hatékonyságát, az rugalmasabbá válik, így a klímaberendezés működni fog akkor is, ha a motor ki van kapcsolva. Mivel a hűtőközeggel együtt alkalmazott olaj a nagyfeszültségű motoros tekercsek körül is folyik, a folyadéknak elektromosan szigetelőnek kell lennie, hogy elkerülje az elektromos áram áthúzását a rendszer fémes részeihez. Ezért a Toyota megszabja a betöltendő POE-olaj típusát (ND11). A rendszert nem lehet a gépkocsikhoz általában használt berendezésekkel ellátni, amelyek tipikusan PAG-(ásvány)olajat használnak, mivel a berendezés szennyezné az ND11-olajat PAG-olajjal.

A Toyotának máig eltökélt szándéka, hogy minden egyes akkumulátort, ami valaha kigurult tőlük, visszaszerezzenek és újrahasznosítsanak. Ez a program egyébként valami egészen elképesztő eredményességgel üzemel, és az akkumulátoroknak is közel 100%-át tudják újrahasznosítani valamilyen formában. Gyakorlatilag bármelyik Toyota/Lexus szalonba betolhatjuk az autónkat, hozzá fognak tudni nyúlni.

Toyota Prius Modell Műszaki Adatai (Jellemző adatok a generációk alapján)

tags: #toyota #prius #1 #8 #befecskendezes #mukodese

• Az operatív lízing előnyei és hátrányai
• Magasság és méretek: Transit Custom
• Volkswagen Golf 4 belső keringetés problémák
• Hűtővíz melegedés okai 307-es Peugeot-nál
• Hyundai ix20 hátsó üléssor funkciói és beállítása