La imagen muestra un importante ensamblaje del Toyota Prius de 1997, la primera unidad híbrida producida en serie, que en principio ha sido la más ingeniosa hasta de hoy. Aquí se acoplan un motor de cuatro cilindros con 57 kW (78 CV) y un motor eléctrico con 50 kW (68 CV) de una manera muy interesante desde el punto de vista técnico y con un valor especial de CO₂ de 104 g/km. Pero primero queremos comenzar aquí el intento de contrarrestar un prejuicio bien conocido.

Simplemente no es que una unidad híbrida ahorre solo en el tráfico de la ciudad el combustible o las emisiones de CO₂ reducidas y no en los trayectos de larga distancia, y debido al peso adicional del sistema eléctrico incluso consume un poco más. Pero debido a las influencias en el motor de gasolina, también se puede guardar algo aquí.

Y de todos modos, ¿dónde debería estar el peso extra? Las generaciones posteriores de Prius o Auris / Yaris tienen cada vez menos capacidad de batería hasta abajo de 1,3 kWh. Todavía hay dos unidades eléctricas, pero no hay embrague, transmision o generador y motor de arranque. Esto mantiene el peso adicional y el precio adicional reconocible dentro de los límites. No hay que olvidar: un Toyota híbrido debe compararse en principio con un vehículo automático.

Como ya se indicó, empezamos la descripción de esta unidad híbrida en el motor, incluso recurrimos al llamado ciclo de Atkinson, que más tarde fue desarrollado por Miller. James Atkinson ha cambiado decisivamente el ciclo del motor de cuatro tiempos. La mejor manera de explicar esto es mediante la imagen arriba, que muestra un solo cilindro al final del ciclo de trabajo.

En verdad, el pistón está en el punto muerto inferior, porque ya no se utiliza el trayecto más posible del cigüeñal a la izquierda. El factor decisivo es el eje a la derecha, que en última instancia transmite el par al tren de transmisión. Por eso es necesario además del cigüeñal, un segundo eje.

Ahora se preguntará correctamente, ¿que deberia todo el esfuerzo? Compara las dos imágenes, observa que aunque aquí se alcanzó el punto muerto inferior cada vez, pero el pistón al final de la carrera de admisión en la ilustración inferior se ha detenido significativamente más alto. El ciclo de trabajo tiene así la carrera más larga y que es intencional.

De hecho, Atkinson creía que esta medida haría un mejor uso de la presión de trabajo existente que simplemente para abrir la(s) válvula(s) de escape. Esta es en realidad su tesis básica, completamente independiente de la configuración experimental elegida aquí. Solo debe mostrarse con un ejemplo que diferentes carreras son mecánicamente posibles en comparación con el ciclo de admisión a ciclo de trabajo. El dibujo en la patente estadounidense de Atkinson es similar, aunque algo más complicado.

No, como se puede ver en la imagen, el motor del Prius no está construido tan complicado. Tiene como cualquier otro motor reciprocante 'solo' un cigüeñal y, ahora estándar, una forma de controlar el árbol de levas. Y ahora entra en juego el desarrollo de Miller.

Porque a partir de ahora, la diferente longitud de los ciclos mencionados ya no cambia a través de la mecánica, sino que controla el llenado a través del control de la válvula. Por cierto, esto también funciona en un motor de combustión interna sin un motor de asistencia eléctrica, por ejemplo, en relación con la carga. Uno atribuye a Atkinson para el rango de carga parcial una reducción del llenado por especialmente tarde y Miller por particularmente temprano cierre de la válvula de entrada.

En ambos casos, se alcanza menos llenado. Esto ahora está comprimido con la relación dada mecánicamente, lo que no solo da como resultado una presión pico más baja, sino también una presión final más baja en la carrera de potencia. La expansión de la mezcla de aire y combustible que se quema, por lo tanto es mejor utilizado.

Aquí nuevamente el intento de representar los procesos en el proceso de ciclo cerrado. 'V' representa el espacio disponible, en ambos casos, el mismo cambio, porque nada ha cambiado en la relación de compresión geométrica. 'p' indica para el relleno más grande (gris) y para el relleno menor (negro) las presiones correspondientes.

Arriba, las dos ciclos de compresión y trabajo, abajo de salida y entrada. Si las superficies dentro de las líneas corresponden al trabajo realizado, la diferencia arriba entre las áreas grises y negras debe ser mayor que la diferencia correspondiente debajo. Así que trabajo sale con un relleno más grande, pero el punto clave es la energía gastada en cada una de las dos áreas operativas.

Además, una regulación del suministro de gas fresco por el control de la válvula tiene la ventaja de que, al menos en estos rangos de operación, la válvula de la mariposa puede abrirse más de lo necesario. Por lo tanto, el motor usa menos trabajo de succión, lo que de otro modo sería necesario por la entrangulación de la mariposa. Se puede lograr un beneficio adicional importante mediante un aumento especial en la relación de compresión geométrica.

Hay muchas áreas operativas, ahí tal aumento sería muy bienvenido, para lograr una mayor eficiencia. Un motor frío, por ejemplo, puede soportar mucha más compresión sin alcanzar el límite de detonación. Las primeras pruebas con motores de compresión variable han logrado hasta el doble de compresión en algunas áreas. Efecto adicional cuando el motor está frío, se calienta más rápido.

Por supuesto, una cierta orientación técnica no solo tiene ventajas, de lo contrario uno todavía podría creer en menos llenado sería el salvamento de un motor de combustión interna. Pero también una compresión demasiado baja no es óptima tanto para la potencia como para el consumo. Incluso un híbrido de Toyota no puede sacudir los principios básicos de la tecnología automotriz.

La única cuestión es si estas desventajas no son más que compensados mediante las ventajas descritas anteriormente, a saber, la energía de expansión usar por más tiempo y evitar pérdida de estrangulación. Obviamente sí, porque el Toyota Prius que no se mueve demasiado rápido en la larga distancia, llama la atención por el bajo consumo de combustible. Las temperaturas más bajas de los gases de escape también disminuyen los emisiones de NO_X y se ahorra de forma total o parcial la recirculación de gases de escape.

Veremos lo importante que es no solo en este contexto el reglaje de todos los componentes. Sin embargo, el hecho es que la capacidad potencial de desplazamiento no se explota deliberadamente, aparentemente lo contrario de la reducción. Eso no sería tan malo, porque podría poner a todos los sistemas nuevamente en la posición "normal" a plena carga, pero ¿qué pasa con la aceleración repentina?

Luego está el motor eléctrico con su inverso a las características del par de giro en comparación con el motor de combustión interna., es decir, es decir, mucho a número de revoluciones más bajos y menos a más altas. Esto es muy útil, permitiendo así las austeridades del motor de gasolina. En la parte inferior de la imagen puede ver cómo se integra el motor eléctrico. Muy importante: es una esquema que debe aclarar el principio.

Es bastante claro que el Prius tiene dos motores eléctricos hasta el día de hoy y originalmente transmitió su par a través de una cadena al accionamiento del eje. Así que aquí tenemos un motor de cuatro cilindros conectado a la rueda principal, un motor eléctrico con un soporte de rueda planetaria y una salida de fuerza con la rueda dentada interior.

Ya muy agradable es el arranque, porque generalmente ocurre puramente eléctricamente. Por lo tanto, no hay una parada de arranque como la conoce, y uno conduce solo cuando el motor de combustión interna ha sido arrancado. No, el motor estaría parado en este caso y las rueda planetarias que giran sobre la rueda principal, actúan sobre la rueda dentada interior.

Aquí está la primera desventaja de nuestro boceto, porque el cigüeñal probablemente no permanecerá en esta posición. Esta es una de las razones por las que Toyota usa un motor eléctrico adicional. Conducimos a través de una área de nueva construcción y aceleramos a 50 km/h, por lo que el motor de combustión interna se enciende sin sacudidas. Aunque el sistema eléctrico gira con, pero ahora genera electricidad en el mejor de los casos, determinando así la relación de transmisión. Cuanto más desacelera, menor es la relación de transmisión y más rápido puede ir el vehículo.

Por supuesto, en la práctica todavía hay un segundo motor que retene y solo uno de ellos también puede funcionar como generador, pero la función básica es la misma. Se va hacia atrás, cuando el motor eléctrico se muestra aquí gira más rápido que el motor o esto bloquea. En principio, por lo tanto, una interacción controlable muy difícil de motor gasolina y eléctrico sin embrague y transmisión manual en un accionamiento del eje.