全新一代君越30H全混動車型技術亮點解讀（上）

文：于長明

全新一代君越30H全混動車型技術亮點解讀（上）

文：于長明

2016年8月29日，上汽通用汽車別克全新一代君越30H全混動正式上市。作為上汽通用汽車“綠動未來”戰(zhàn)略下的重磅產(chǎn)品，全新一代君越30H全混動采用領先業(yè)界的高效HEV混合動力系統(tǒng)，搭載通用汽車最新一代模塊化智能電驅系統(tǒng)、1.8 L缸內中置直噴發(fā)動機以及高性能三元鋰離子電池組，實現(xiàn)能效最大化。該混合動力系統(tǒng)最大輸出扭矩達到380 Nm，擁有出色的起步與加速性能。其0～100 km/h加速僅8.9 s ，百公里綜合油耗低至4.7 L，與上一代君越eAssist混合動力車型相比，油耗降低35%。

全新一代君越30H全混動匯集了通用汽車最新一代新能源核心技術，秉承智能電氣化、高效、節(jié)能、環(huán)保的開發(fā)理念，帶來在節(jié)油環(huán)保、駕控樂趣及安全舒適三方面出色性能表現(xiàn)的全新EVness電氣化駕乘體驗。本文著重對該車領先的動力驅動系統(tǒng)技術亮點進行分析，以便廣大專業(yè)讀者更深入地了解這款車型。

一、發(fā)動機

全新一代君越30H全混動車型采用排量1.8 L 的SIDI智能直噴發(fā)動機（圖1），發(fā)動機型號為LKN，其主要參數(shù)如表1所示。

圖1 LKN發(fā)動機

表1 LKN發(fā)動機主要參數(shù)

LKN發(fā)動機采用中置缸內直噴技術，拆卸噴油器及燃油軌時需要使用專用工具，高壓燃油泵在斷電時采用低壓輸出控制。下面對該發(fā)動機的技術特點進行詳細介紹。

1.機械部分

LKN發(fā)動機為鑄鐵缸體，無缸套，在缸體中集成大部分冷卻液通道和油道并預留中置平衡軸安裝孔。曲軸是由一體式大瓦蓋緊固到缸體上，由此提高支撐強度。曲軸位置傳感器信號盤采用磁環(huán)式，安裝在飛輪后部。

LKN發(fā)動機缸蓋采用雙頂置凸輪軸的設計，凸輪軸則采用空心加工工藝，缸蓋內部集成了排氣歧管。另外，氣門驅動機結構采用了液壓挺柱和隨動滾指（圖2）。

圖2 氣門驅動機構

2.潤滑系統(tǒng)

機油泵安裝在曲軸前端（圖3），由曲軸直接驅動。該機油泵采用雙級變排量控制，可以有效降低燃油消耗.

圖3 機油泵位置

圖4 機油壓力控制電磁閥

機油壓力控制電磁閥安裝在機油濾清器上方的缸體上（圖4），由發(fā)動機控制單元（ECM）控制。機油壓力控制電磁閥使機油壓力兩級可調，形成高壓和低壓模式。如圖5a所示，當電磁閥斷電時，僅A腔供油，油泵此時保持大排量輸出，機油壓力保持高壓狀態(tài)，從而確保發(fā)動機的潤滑。當電磁閥通電時，A腔和B腔都與壓力油相通，在油壓的作用下油泵定子逆轉，油泵排量減少，輸出油壓低（圖5b）。

圖5 機油壓力控制

3.曲軸箱通風系統(tǒng)

曲軸箱通風系統(tǒng)集成在氣門室罩蓋內，其作用是控制曲軸箱竄氣量進行油氣分離，其特點是內部設置有單向閥和曲軸箱竄氣調節(jié)閥。

曲軸箱竄氣進入油氣分離器后，經(jīng)單向閥進入回油腔室。機油流回油底殼，竄氣壓力與彈簧彈力的合力克服大氣壓力并推開曲軸箱通風調節(jié)閥（PCV），進入進氣歧管（圖6a），曲軸箱竄氣進入進氣歧管后，在曲軸箱內產(chǎn)生真空。當曲軸箱內的真空與彈簧彈力的合力不足以克服大氣壓力時，PCV閥關閉，竄氣不再進入進氣歧管（圖6b）。

圖6 曲軸箱通風示意圖

4.水冷式廢氣再循環(huán)（EGR）

LKN發(fā)動機采用外置式EGR系統(tǒng)，可通過發(fā)動機冷卻液進行冷卻。EGR系統(tǒng)位于發(fā)動機排氣歧管上部（圖7），可在大負荷時降低燃油消耗。其結構包括：EGR閥（圖8a），用于控制廢氣再循環(huán)的工作時刻和工作量；EGR閥冷卻器（圖8b），可對參與廢氣再循環(huán)的排氣進行冷卻；排氣溫度傳感器，用于監(jiān)測冷卻前后的排氣溫度。

圖7 水冷式EGR系統(tǒng)

圖8 EGR閥和EGR閥冷卻器

當發(fā)動機處于中、低負荷時，EGR系統(tǒng)能夠通過可變正時系統(tǒng)（VVT）實現(xiàn)內部EGR功能，減少NOX的排放。在高負荷時，外部冷卻型EGR進入工作，通過排氣介入，降低燃燒溫度。原本用于為了降低燃燒溫度而多噴的部分汽油則不再需要，從而減少燃油消耗。

圖9 排氣熱交換器位置

5.排氣熱交換器

排氣熱交換器置于三元催化器后方（圖9），可提升暖機速度并加熱駕駛室。當排氣熱交換器處于加熱模式時，旁通門打開，排氣經(jīng)過熱交換器，對熱交換器內的冷卻液進行加熱（圖10a）。當排氣熱交換器處于旁通模式時，旁通門關閉，排氣不經(jīng)過交換器，也就不會對冷卻液加熱（圖10b）

圖10 排氣熱交換器工作示意圖

排氣熱交換器的工作狀態(tài)是由ECM根據(jù)環(huán)境溫度、冷卻液溫度、發(fā)動機轉速、變速器擋位和發(fā)動機運行時間等數(shù)據(jù)發(fā)出指令，由混合動力控制單元2（HPCM2）通過LIN網(wǎng)絡執(zhí)行控制（圖11）。

圖11 排氣熱交換器工作執(zhí)行

6.主動進氣格柵

該車裝備了主動進氣格柵（圖12），當對冷卻液、空調冷凝器散熱要求不高時，進氣格柵會主動關閉以降低風阻。同時，ECM會根據(jù)車輛速度、冷卻液溫度、風扇速度、空調管路壓力、壓縮機狀態(tài)及環(huán)境溫度來調整格柵狀態(tài)。

圖12 主動進氣格柵

主動進氣格柵的2個格柵可以單獨控制打開或者關閉。當車輛以高于42 km/h的車速行駛超過13 min后，格柵就可以進入工作狀態(tài)；當溫度過低時，格柵將保持關閉（圖13）。

圖13 主動進氣格柵控制

7.輔助加熱器

該車裝備了12 V電輔助加熱器，位于駕駛艙內的暖水箱旁（圖14）。其功能是在環(huán)境溫度過低時啟動，幫助發(fā)動機冷卻液快速升溫，有助于提升燃油經(jīng)濟性。

輔助加熱器是由空調控制單元通過PWM信號控制其運行的。當環(huán)境溫度低于7℃，冷卻液溫度低于75℃，并在溫度風門轉置最熱模式時，輔助加熱器開始運行。

圖14 輔助加熱器

二、變速器

全新君越30H全混動車型搭載了全新的通用5ET50電控變速器（圖15），該變速器是一款機械驅動和電機驅動混合的無級變速器。其結構上采用了2組行星齒輪和3組離合器，在2個驅動電機的驅動下，從而實現(xiàn)4種驅動模式，即純電動模式、低速模式、固定傳動比模式和高速模式。以下對5ET50進行詳細的介紹。

圖15 5ET50電控變速器

1.5ET50變速器結構

圖16 5ET50結構示意圖

5ET50結構示意圖如圖16所示。

（1）扭轉減振器和旁通離合器

5ET50變速器與發(fā)動機之間設置了扭轉減振器及旁通離合器（圖17），其作用主要是連接發(fā)動機驅動盤與輸入行星齒輪組的內齒圈。其中，旁通離合器包含在扭轉減振器總成內，當發(fā)動機起動時，將減振器旁通。

圖17 扭轉減振器和旁通離合器

（2）行星齒輪組

圖18 輸入行星齒輪組

5ET50變速器有2組行星齒輪，分別為輸入行星齒輪組和輸出行星齒輪組。輸入行星齒輪組的太陽輪、內齒圈和行星架結構如圖18所示。其中，輸入太陽輪是直接與驅動電機A相連，輸入內齒圈是通過扭轉減振器總成與發(fā)動機相連。而輸入行星架則一方面可以通過鏈條與主減速器輸入齒輪連接，從而直接輸出動力；另一方面可以直接與輸出行星齒輪組的行星架直接連接。

圖19 輸出行星齒輪組

輸出行星齒輪組的太陽輪、內齒圈和行星架結構如圖19所示。其中，輸出太陽輪直接與驅動電機B相連。輸出內齒圈一方面通過低速離合器與殼體連接，另一方面通過高速離合器與驅動電機A連接。輸出行星架是與輸入行星架相連，并通過鏈條連接至主減速器輸入齒輪，然后通過主減速器輸出動力。

（3）高、低速離合器

圖20 高速離合器

圖21 低速離合器

除了集成在扭轉減振器中的旁通離合器外，5ET50變速器內還有2組離合器，分別是高速離合器和低速離合器。其中，高速離合器（圖20）安裝在驅動電機A的轉子上，其作用是連接驅動電機A與輸出內齒圈。而低速離合器（圖21）則是安裝在變速器中部的殼體上，其作用是固定輸出行星齒輪組的內齒圈。

（4）驅動電機

圖22 驅動電機（發(fā)電機）A和B

5ET50變速器有2個驅動電機，分別為驅動電機A和驅動電機B，這2個驅動電機均具備發(fā)電機的功能（圖22）。

驅動電機（發(fā)電機）A的功率是54 kW，屬于三相永磁同步電動機，位于變速器后端，能夠起動發(fā)動機，充當發(fā)電機，并在特定的驅動模式中幫助驅動車輪。

驅動電機（發(fā)電機）B的功率是60 kW，也屬于三相永磁同步電動機，位于變速器前端，能夠獨立驅動車輪和發(fā)電，并能起到再生制動的作用。

（5）電源逆變器模塊（PIM）

圖23 電源逆變器模塊

電源逆變器模塊（PIM）在變速器總成內部（圖23），其作用是控制2個驅動電機、驅動車輛或產(chǎn)生再生制動。其內部包含混合動力控制單元（HPCM）及每個電機的控制模塊。其冷卻方式為水冷，與發(fā)動機冷卻液分離。

（6）變速器油泵

圖24 變速器油泵

變速器油泵位于變速器下部（圖24），是為變速器離合器提供油壓，并為機械部件及電機提供潤滑和冷卻。油泵由PIM通過高壓電直接驅動。

（待續(xù)）