廣汽豐田雷凌雙擎車型技術(shù)解讀

文：李寅虎

廣汽豐田雷凌雙擎車型技術(shù)解讀

文：李寅虎

2015年10月29日，廣汽豐田正式宣布雷凌雙擎車型上市，而此前一天，一汽豐田已經(jīng)宣布卡羅拉雙擎車型正式上市。得益于混合動力系統(tǒng)零部件國產(chǎn)化率的大幅提高，豐田品牌的這2款孿生混合動力車型的售價有了大幅下降，最低官方指導(dǎo)價均為13.98萬元，一改以往混合動力車型售價“高高在上”的局面。如此親民的價格，再加上混合動力車型優(yōu)異的燃油經(jīng)濟(jì)性，以及部分地區(qū)的購車上牌優(yōu)惠政策，必將助力這2款車型的市場銷售。可以預(yù)見，未來以這2款車型為代表的混合動力汽車，也將成為汽車售后市場中占有重要位置。因此，為了加深廣大維修人員對這兩款車型的理解，本刊在此對雷凌雙擎車型的部分技術(shù)加以解讀。

一、發(fā)動機(jī)

雷凌雙擎車型使用的是一款新開發(fā)8ZR-FXE發(fā)動機(jī)（圖1），這款發(fā)動機(jī)的基本參數(shù)如表1所示。這款發(fā)動機(jī)最大的特點(diǎn)就是使用了阿特金森循環(huán)。所謂阿特金斯循環(huán)，是指膨脹比大于壓縮比的工作循環(huán)，以往是通過復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)使得活塞做功行程大于壓縮行程來實(shí)現(xiàn)的。而在8ZR-FXE發(fā)動機(jī)中，是通過進(jìn)氣門“晚關(guān)”的方法，使吸入氣缸的混合氣再被“擠出”一些，來達(dá)到實(shí)質(zhì)上的膨脹比大于壓縮比。從表1中就可以看到，該發(fā)動機(jī)進(jìn)氣門的關(guān)閉時刻要明顯晚于常規(guī)發(fā)動機(jī)。這樣做最大的好處是提高了發(fā)動機(jī)熱效率，節(jié)省了燃油，但帶來的問題就是低轉(zhuǎn)速時的輸出功率和扭矩均明顯低于同排量采用奧托循環(huán)的常規(guī)發(fā)動機(jī)。不過對于混合動力車型來說，電動機(jī)的扭矩特性恰好彌補(bǔ)了阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)的不足。

8ZR-FXE發(fā)動機(jī)使用了鋁制氣缸體和屋脊形燃燒室，進(jìn)排氣門的夾角為29°?；钊瑯訛殇X合金制造，為了降低摩擦，在每個活塞裙部都涂有樹脂涂層，并且使用了低張力活塞環(huán)。配氣系統(tǒng)采用鏈條驅(qū)動，凸輪軸通過液壓挺柱和氣門搖臂驅(qū)動進(jìn)排氣門，并且在進(jìn)氣側(cè)配備了智能可變氣門正時（VVT-i）系統(tǒng)（圖2）。

表1 8ZR-FXE發(fā)動機(jī)的基本參數(shù)

8ZR-FXE發(fā)動機(jī)采用了電動水泵，發(fā)動機(jī)控制單元（ECM）會根據(jù)冷卻液溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以及車速等信息，計算必要的冷卻液流量從而控制水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速（圖3）。這不僅可以加快暖機(jī)速度并減少冷卻損失，而且由于取消了傳動皮帶和皮帶輪，也進(jìn)一步降低了發(fā)動機(jī)的功率損耗。這款發(fā)動機(jī)的冷卻液容量約為5.7 L。

二、高壓系統(tǒng)

1.混合動力驅(qū)動橋

雷凌雙擎車型并沒有配備常規(guī)動力車型中的變速器，雖然廣告宣傳中稱該車使用了名為E-CVT的無級變速器，但實(shí)際上該變速器并不是采用了常見的滑輪和鋼帶結(jié)構(gòu)，因此稱之為混合動力驅(qū)動橋更為合適（圖4）。這款型號為P140的混合動力驅(qū)動橋，承擔(dān)了無級變速器、混合動力分配、發(fā)電機(jī)以及起動機(jī)的功能，其中包含了2個行星齒輪組（動力分配行星組和電動機(jī)減速行星組）和2個電機(jī)（MG1和MG2）。該驅(qū)動橋采用了飛濺潤滑的方式，所用變速器油類型為ATF WS，油量為3.4 L，加注方法與常見的手動變速器潤滑油加注方法相同。當(dāng)加滿潤滑油時，驅(qū)動橋的總質(zhì)量約為92 kg。

從驅(qū)動橋工作原理圖中可以看出（圖5），發(fā)動機(jī)輸出軸與動力分配行星組的行星架相連，MG1與動力分配行星組的太陽輪相連，齒圈外圓則通過分配軸齒輪與差速器相連。當(dāng)MG1以不同的速度旋轉(zhuǎn)時，即可以實(shí)現(xiàn)無級變速的效果。在電動機(jī)減速行星齒輪組中，行星架是固定的，齒圈外圓同樣能夠驅(qū)動差速器。而MG2則與的太陽輪相連，既可以協(xié)助發(fā)動機(jī)同時驅(qū)動車輛，也能獨(dú)立驅(qū)動車輛。MG2的最大輸出功率為53 kW，最大輸出扭矩為207 N·m，加之電動機(jī)行星減速機(jī)構(gòu)2.64倍的扭矩放大作用，實(shí)際作用于差速器的最大扭矩為546 N·m。這兩組行星齒輪的其他參數(shù)如表2所示。

表2 行星齒輪組參數(shù)表

2.高壓電池

高壓電池總成位于后備箱內(nèi)后排座位下，主要包括了鎳氫電池組、接線盒總成、智能控制單元、鼓風(fēng)機(jī)、溫度傳感器、主保險以及維修塞等（圖6）。電池組采用了密封型結(jié)構(gòu)，其中共含有168塊鎳氫電池（6格×28塊），單節(jié)電池的電壓為1.2 V，所以電池組的總電壓為201.6 V。

高壓電池組在反復(fù)的充放電過程中會產(chǎn)生大量熱量，為了保證電池良好的工作性能，專門為其配置了一套冷卻系統(tǒng)（圖7）。該系統(tǒng)利用一個無刷型電機(jī)向電池組提供冷卻空氣，鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣口位于后排左側(cè)座墊下，并且配有空氣濾芯。此外，電池組中還有4個溫度傳感器，1個位于進(jìn)氣管路中，另外3個位于電池組內(nèi)。

接線盒總成中包含有3個系統(tǒng)主繼電器（SMRB-正極，SMRG-負(fù)極，SMRP-負(fù)極）、電抗器以及電流傳感器，可以根據(jù)智能控制單元的信號控制高壓電路的通斷（圖8）。維修人員需要注意的是不要從接線盒總成中拆卸這些電器元件。

3.變頻器總成

變頻器總成（圖9）安置于發(fā)動機(jī)艙內(nèi)，用來連接高壓電池和驅(qū)動電機(jī)、電動空調(diào)壓縮機(jī)以及全車的低壓電網(wǎng)絡(luò)，其工作原理如圖10所示。變頻器總成具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，其中包含了升壓轉(zhuǎn)換器、變頻器、直流轉(zhuǎn)換器和控制單元燈，但總質(zhì)量僅有11.4 kg。另外，變頻器總成還有一套獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，使用豐田純牌超級長效冷卻液，含量為1.9 L，由電動冷卻液泵驅(qū)動，同時這一系統(tǒng)也為驅(qū)動橋進(jìn)行冷卻（圖11）。

在更換混合動力系統(tǒng)冷卻液時，要特別注意區(qū)分冷卻液排放塞和驅(qū)動橋放油塞（圖12）。在加注新的冷卻液時，需要使用專用診斷儀進(jìn)行排氣，具體方法為進(jìn)入以下菜單: 動力總成——HV控制——主動測試——激活水泵。當(dāng)水泵工作聲音降低，或者儲液罐中沒有氣泡出現(xiàn)且液位不再變化時，表示排氣完成。

4.維修注意事項

維修人員在檢查或維修高壓系統(tǒng)時，務(wù)必遵循以下安全措施。

（1）關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，將鑰匙移到智能系統(tǒng)探測范圍之外。

（2）斷開行李艙內(nèi)輔助蓄電池的負(fù)極端子。

（3）接觸高壓系統(tǒng)時，必須使用絕緣手套，且應(yīng)保證手套沒有裂紋、磨損以及其他損傷。

（4）從行李艙內(nèi)的高壓電池上拆下維修塞，并放在維修操作人員自己的口袋中，以保證其不會被其他人插回高壓電池上。

（5）等待至少10 min，以使變頻器總成內(nèi)的高壓電容放電。然后使用量程至少為750 V的電壓表測量變頻器端子電壓，若為0 V則表示已經(jīng)完全放電，方可進(jìn)一步維修。

（6）對于斷開的高壓線路，需使用絕緣乙烯膠帶包裹連接器。

三、控制網(wǎng)絡(luò)

在雷凌雙擎車型的控制器局域網(wǎng)（CAN）拓?fù)鋱D如圖13所示，其中采用了新的中央網(wǎng)關(guān)控制單元，用以連接Bus1、Bus2和Bus3。因此，在檢測各總線的網(wǎng)絡(luò)主線時，需要從中央網(wǎng)關(guān)控制單元連接器處測量終端電阻，而非以往的從診斷接口處測量，診斷接口處僅可以檢測到V Bus主線。