Принцип работы eCVT: что скрывает коробка передач гибридных авто

Садитесь за руль — и да, ощущения почти как на вариаторе. Мотор гудит ровно, будто застыл на одной ноте, невзирая на вашу скорость. Никаких толчков, никаких ощутимых переключений. Иллюзия полная.

Но стоит заглянуть под капот, скажем, той же легендарной Prius, и иллюзия рушится. Смотрите на картинку выше: классический вариатор — это ремень и шкивы, меняющие радиус. Просто и наглядно.

А в коробке «Приуса»… тишина. Никаких ремней! Слева — скромный понижающий редуктор, прикрученный к колёсам. Справа — загадочный закрытый отсек. Именно там и скрывается сердце системы — планетарный редуктор, который и связывает в один узел бензиновый двигатель и два электромотора. Вот где начинается самое интересное.

Как устроен планетарный редуктор

Название говорит само за себя: это миниатюрная солнечная система из шестерёнок. Поэтично, правда?

• В центре, как солнце, сидит солнечная шестерня (жёлтая).
• Вокруг неё вращаются сателлиты — планетарные шестерни (голубые). Их держит в стройных рядах общее водило (зелёное).
• Всю эту компанию заключает в объятия коронная шестерня с внутренними зубьями (розовая).

Ключевой момент: солнце, водило и корона не скреплены намертво. Каждый может вращаться независимо, и именно в этом — вся магия управления потоками мощности.

А теперь вернёмся к Toyota. У её гибридов три источника движения: ДВС и два электромотора. Каждому в планетарном механизме нашлась своя роль:

• Первый электромотор (он же генератор и стартер) насажен на солнечную шестерню.
• Водило с сателлитами жёстко связано с коленвалом бензинового двигателя.
• Коронная шестерня передаёт крутящий момент второму электромотору и, через редуктор, ведущим колёсам.

И вот тут мой мозг сначала споткнулся. Сцепления нет. Вообще. Двигатель механически всегда связан с колёсами! Но как же тогда машина может стоять на месте, а ДВС — работать? Неужели можно обойти законы механики? Оказалось, можно — с помощью хитроумной балансировки сил внутри этого шестерёночного планетарного механизма.

Кстати, если голова уже пошла кругом, самое время оторваться от экрана и посмотреть в окно. Мозгу нужна передышка перед кульминацией.

Режимы работы eCVT

Отдохнули? Теперь самое восхитительное — давайте проследим, как эта система танцует в разных ситуациях. Приготовьтесь удивляться её элегантности.

Режим №1. Автомобиль стоит на месте, ДВС работает

Такое бывает, когда нужно подзарядить батарею. Машина неподвижна, значит, коронная шестерня и второй мотор тоже стоят. А бензиновый двигатель работает, крутя водило. Сателлиты начинают бегать по неподвижной короне, заставляя солнечную шестерню вращаться с бешеной скоростью. Она-то и раскручивает первый электромотор, заставляя его вырабатывать ток. Гениально и просто!

А если аккумулятор полон? Электроника просто гасит двигатель. Всё замирает.

Режим №2. Только на электротяге

Тут водило (а значит, и ДВС) заблокировано. Крутятся и солнце, и корона, но в противоположные стороны. Оба электромотора в деле, разгоняя машину почти бесшумно.

Режим №3. Совместная работа ДВС и электромоторов

А вот здесь — высший пилотаж. Двигатель Prius работает по циклу Аткинсона: суперэкономично, но только в узком «сладком» диапазоне оборотов. Задача трансмиссии — обеспечить ему эти идеальные условия на любой скорости.

И она справляется! Все шестерни в движении. ДВС мурлычет на своих оптимальных оборотах. Скорость второго мотора жёстко tied к скорости колёс. А первый электромотор, вращаясь с нужной частотой, выступает виртуозным дирижёром, синхронизируя всю эту троицу. Это же потрясающе сложный и красивый баланс!

Плюсы и минусы eCVT

Главный козырь этой коробки — её практически космическая надёжность. Ни ремней, ни сцеплений, ни гидротрансформаторов. Шестерни всегда в зацеплении, работают плавно, без ударов. Она ещё и компактная, и относительно недорогая в производстве. Мечта инженера и владельца!

Но есть и обратная сторона. На высоких скоростях, на трассе, планетарная система начинает проигрывать в эффективности — теряется часть энергии на трение и вихревые токи. Поэтому гибрид с eCVT — это прежде всего гений городских пробок, а не автобанный стерх. Неожиданный парадокс, правда? Кажется, у каждой гениальной идеи должно быть своё уязвимое место.