2017款新君越30H全混動新技術(shù)特性（一）

王飛

2017款新君越30H全混動新技術(shù)特性（一）

王飛

全新一代2017款新君越30H全混動車型延承全新一代君越的造型與內(nèi)飾，搭載先進(jìn)高效的混合驅(qū)動系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)0～100km/h加速僅8.9s，百千米綜合油耗低至4.7L。通過混合動力車型尾部的標(biāo)識“30H”或“HEV”字樣，可以快速識別該車型是否屬于混合動力。全新一代君越30H全混動車型的升級配置如表1所示。車輛配置有主動進(jìn)氣格柵，會在冷卻液、空調(diào)冷凝器散熱要求不高時，主動關(guān)閉進(jìn)氣格柵，降低風(fēng)阻。系統(tǒng)設(shè)計(jì)有兩個上下并聯(lián)的格柵（如圖1所示），發(fā)動機(jī)控制模塊根據(jù)以下信號控制格柵的狀態(tài)：

◆車輛速度

◆冷卻液溫度

◆風(fēng)扇速度

◆空調(diào)管路壓力

◆壓縮機(jī)狀態(tài)

◆環(huán)境溫度

表1 配置

圖1 主動進(jìn)氣格柵

圖2 進(jìn)氣格柵控制

圖3 壓縮機(jī)控制

圖4 電輔助加熱器

發(fā)動機(jī)控制模塊可以單獨(dú)控制兩個格柵打開或關(guān)閉（如圖2所示），當(dāng)車輛以高于41km/h的車速行駛超過13min后，格柵方可進(jìn)入工作狀態(tài)。環(huán)境溫度極低時，格柵將保持關(guān)閉。空調(diào)壓縮機(jī)采用高電壓直接驅(qū)動且沒有離合器，通過GMLAN收取運(yùn)行指令（如圖3所示）.混合動力配置有空調(diào)輔助加熱系統(tǒng)，空調(diào)控制模塊通過PWM信號控制電輔助加熱器的運(yùn)行（如圖4所示），當(dāng)環(huán)境溫度低于8℃，發(fā)動機(jī)水溫低于75℃，且溫度風(fēng)門轉(zhuǎn)至最熱模式時，加熱器將運(yùn)行。全混動儀表顯示信息取消了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表，新增電力指示表、REDAY指示燈、駕駛效率表等。由于混合動力車輛在啟動后發(fā)動機(jī)可能不運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，當(dāng)“REDAY”指示燈點(diǎn)亮后就表示車輛已啟動。打開位于娛樂系統(tǒng)的信息顯示屏，點(diǎn)擊“能源”選項(xiàng)，可以顯示出混合動力的能量流動路徑和油耗分布情況；點(diǎn)擊屏幕底部的“流程”選項(xiàng)，可以顯示當(dāng)前車輛能量流動路徑； 點(diǎn)擊“信息”選項(xiàng)，將會顯示最近50km的油耗分布狀態(tài)，如圖5所示。在混合動力的能量流動路徑中顯示以下狀態(tài)（如圖6所示）：

◆能量關(guān)閉

◆電池能量

◆發(fā)動機(jī)的電池能量

◆發(fā)動機(jī)能量

◆再生能量回收

圖5 信息顯示屏

圖6 能量流動路徑

別克全新一代2017款君越30H全混動車型設(shè)計(jì)有M擋位，用于增強(qiáng)再生能量回收功能。駕駛員將擋位換入M擋（如圖7所示），并松開加速踏板時，相比D擋，牽引制動效果更明顯。即使未踩下制動踏板，也會點(diǎn)亮制動燈。設(shè)計(jì)有M1與M2兩個梯度，M1最強(qiáng)。

圖7 M擋位模式

與純內(nèi)燃機(jī)汽車不同，此全混動車型機(jī)艙內(nèi)還配備有PIM冷卻液儲液罐（如圖8所示），用于冷卻PIM部件.如表2所示為主要保養(yǎng)油液規(guī)則，需要說明的是PIM系統(tǒng)應(yīng)使用去離子水的DEX-COOL冷卻液。混合動力汽車12V蓄電池虧電時，可以使用跨接啟動的方式啟動車輛，方法與普通車型相同（如圖9所示）。需要注意的是當(dāng)車輛啟動以后，發(fā)動機(jī)可能不運(yùn)轉(zhuǎn)，僅REDAY指示燈點(diǎn)亮。

表2 油液規(guī)格

圖8 發(fā)動機(jī)機(jī)艙部件

別克全新一代2017款新君越30H全混動車型搭載1.8L LKN發(fā)動機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如圖10所示。LKN發(fā)動機(jī)采用了可變氣門正時和中置缸內(nèi)直噴技術(shù)，此外還采用了雙級可變排量機(jī)油泵、水冷式廢氣再循環(huán)、排氣熱交換器等技術(shù)。通過這些系統(tǒng)可以有效提升發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。

圖9 跨接啟動

圖10 LKN主要技術(shù)參數(shù)

圖11 缸體

LKN發(fā)動機(jī)的缸體（如圖11所示）采用鑄鐵制造，因而缸筒內(nèi)部沒有使用缸套。缸體內(nèi)部集成了大部分冷卻液通道和水道，并預(yù)留了中置平衡軸安裝孔，但在本發(fā)動機(jī)中并沒有使用。曲軸由一體式大瓦蓋緊固到缸體上，提高支撐強(qiáng)度，減少了噪聲和震動。

曲軸位置傳感器信號盤采用磁環(huán)形式，安裝在飛輪后部（如圖12所示）。在維修時禁止用磁性物體接近曲軸位置信號盤，否則可影響曲軸位置信號輸出的正確性，甚至導(dǎo)致車輛不能啟動。缸蓋部分的技術(shù)特點(diǎn)是采用了雙頂置凸輪軸，凸輪軸采用空心加工工藝，凸輪和凸輪軸信號發(fā)生器采用壓入方式和凸輪軸相連，缸蓋內(nèi)部集成進(jìn)氣歧管，可減輕重量。氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用了液壓挺柱和隨動滾指（如圖13所示）。可以減少驅(qū)動機(jī)構(gòu)的摩擦，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，并且免調(diào)氣門間隙。

圖12 曲軸

圖13 缸蓋

LKN發(fā)動機(jī)采用雙級可變排量機(jī)油泵（如圖14所示），發(fā)動機(jī)控制模塊通過控制機(jī)油壓力電磁閥來調(diào)節(jié)機(jī)油泵排量，在發(fā)動機(jī)不需要高壓潤滑油時，降低機(jī)油泵的排量，降低燃油消耗。機(jī)油泵安裝在曲軸前端，由曲軸直接驅(qū)動。機(jī)油壓力控制電磁閥安裝在機(jī)油濾清器上方的缸體上（如圖15所示），機(jī)油壓力為兩級可調(diào)，當(dāng)斷電時機(jī)油壓力為高壓狀態(tài)。LKN發(fā)動機(jī)機(jī)油泵的定子部分可在機(jī)油壓力的作用下繞支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，從而改變機(jī)油泵的排量。如圖16所示，當(dāng)電磁閥不通電時，僅A腔供油，B腔沒有油壓，油泵定子在彈簧力的作用下處于最大偏心率狀態(tài)，機(jī)油泵排量大，輸出油壓高。當(dāng)電磁閥通電時，A/B腔都與主油路油壓相連，油壓推動定子逆時針旋轉(zhuǎn)，定子的偏心率減小，油泵排量減少，輸出油壓降低（如圖17所示）。

圖14 機(jī)油泵

圖15 機(jī)油壓力控制電磁閥

圖16 機(jī)油泵高壓模式

LKN發(fā)動機(jī)的水泵和電子節(jié)溫器安裝在缸體左側(cè)(如圖18所示)，由曲軸通過專用皮帶驅(qū)動。電子節(jié)溫器安裝在水泵的入水口,與來自散熱器的水管接頭制成一體，維修時作為總成更換。LKN發(fā)動機(jī)曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的大部分功能集成在氣門室罩蓋的油氣分離器內(nèi)（如圖19所示），其內(nèi)部包含一個PCV控制閥和單向閥，以及一條去向進(jìn)氣歧管的氣體通道和一條回油通道。油水分離器在維修時不可分解。曲軸箱竄氣進(jìn)入油水分離器后經(jīng)單向閥進(jìn)入回油腔室。機(jī)油流回油底殼，竄氣壓力與彈簧合力克服大氣壓力推開PCV調(diào)節(jié)閥，進(jìn)入進(jìn)氣歧管。曲軸箱竄氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管后，在曲軸箱內(nèi)產(chǎn)生真空。當(dāng)曲軸箱內(nèi)的真空與彈簧合力不足以克服大氣壓力時，PCV閥關(guān)閉，竄氣不再進(jìn)入進(jìn)氣歧管。

圖17 機(jī)油泵低壓模式

圖18 水泵和節(jié)溫器

圖19 曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)油氣分離器

正時鏈條安裝：

1.將曲軸鏈輪正時標(biāo)記與機(jī)油泵殼體上的三角標(biāo)記對正（如圖20所示）。

圖20 對正曲軸標(biāo)記

2.將兩凸輪軸轉(zhuǎn)動到正時標(biāo)記向上，并使用EN-51148將兩凸輪軸固定（如圖21所示）。

圖21 固定凸輪軸

3.按正時標(biāo)記，安裝正時鏈條（如圖22所示）。需要注意的是凸輪軸位置執(zhí)行器上有兩個正時標(biāo)記，進(jìn)氣側(cè)對準(zhǔn)“INT”，排氣側(cè)對準(zhǔn)“EXH”。

圖22 安裝正時鏈條

圖23 EGR

圖24 排氣熱交換器

4.安裝正時鏈條導(dǎo)板。

5.安裝正時鏈條張緊器導(dǎo)板和張緊器總成。

6.確認(rèn)所有正時標(biāo)記依然對正。

LKN發(fā)動機(jī)的EGR安裝在發(fā)動機(jī)排氣歧管上部（如圖23所示），為外置式，通過發(fā)動機(jī)冷卻液進(jìn)行冷卻。可在大負(fù)荷時，起到降低燃油消耗的作用。EGR系統(tǒng)的主要部件包括EGR閥、EGR閥冷卻器、排氣溫度傳感器。其中EGR閥控制廢氣再循環(huán)的工作時刻和工作量；EGR閥冷卻器對參與廢氣再循環(huán)的冷卻器進(jìn)行冷卻；排氣溫度傳感器監(jiān)測冷卻前后的排氣溫度。在中低負(fù)荷時，通過VVT系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部EGR功能，減少氮氧化物的排放；在高負(fù)荷時，外部冷卻型 EGR進(jìn)入工作，通過排氣介入降低燃燒溫度。減少原本用于為了降低燃燒溫度而多噴的部分汽油，從而減少燃油消耗。排氣熱交換器位于三元催化器后方（如圖24所示），其作用是為了提升暖機(jī)速度，加熱駕駛室。排氣熱交換器有兩種工作模式，即加熱模式和旁通模式。在回執(zhí)模式時，旁通閥門打開，排氣經(jīng)過熱交換器，排氣加熱冷卻液（如圖25所示）；當(dāng)處于旁通模式時，旁通閥門關(guān)閉，排氣不經(jīng)過熱交換器，對冷卻液無加熱（如圖26所示）。排氣熱交換器的控制由發(fā)動機(jī)控制模塊發(fā)送指令，HPCM2通過LIN網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行控制。參考到的數(shù)據(jù)有：

◆環(huán)境溫度

◆冷卻液溫度

◆發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速

◆變速器擋位

◆發(fā)動機(jī)運(yùn)行時間

圖25 加熱模式

圖26 旁通模式

LKN發(fā)動機(jī)采用中置缸內(nèi)直噴技術(shù)，在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電壓輸出控制。LKN發(fā)動機(jī)配置了進(jìn)排氣雙VVT系統(tǒng)，兩側(cè)凸輪軸位置執(zhí)行器相同，在靜止時均鎖止在最大延遲位置（如圖27所示）。

圖27 VVT鎖止位置

EN-51152曲軸前油封安裝工具使用方法：

1.將新油封涂干凈的發(fā)動機(jī)油套裝在EN-51152上（如圖28所示）。

圖28 安裝曲軸前油封工具

2.通過擰入發(fā)動機(jī)曲軸皮帶輪螺栓將新油封壓入（如圖29所示）。

圖29 安裝曲軸前油封

EN-51151曲軸后油封安裝工具使用方法：

1.將EN-51151-1與EN-51151-2如圖30所示結(jié)合在一起。

圖30 曲軸后油封安裝步驟

2.將新油封涂干凈的發(fā)動機(jī)機(jī)油套裝在EV-51151-2上。

3.使 用EN-51151-1與EN-51151-2組合，將油封平穩(wěn)壓入曲軸后端蓋。

4.將安裝好油封的曲軸后端蓋安裝在發(fā)動機(jī)后端。

EN-51148凸輪軸鎖定工具的使用（如圖31所示）：

圖31 凸輪軸鎖定工具的使用

1.將凸輪軸旋轉(zhuǎn)至兩側(cè)正時標(biāo)記向上的位置。

2.將EN-51148安裝在兩側(cè)凸輪軸第一道軸承后方。

3.通過旋轉(zhuǎn)凸輪軸位置執(zhí)行器螺栓直到兩側(cè)凸輪軸被鎖定。

4.先擰緊工具的中間螺栓，再擰緊兩側(cè)螺栓，凸輪軸鎖定完成。

5ET50變速器（如圖32所示）是一款機(jī)械驅(qū)動和電機(jī)驅(qū)動混合的自動變速器，專門用于混合動力車型。其主要特點(diǎn)如下：

圖32 5ET50變速器

1.通過電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化改變傳動比，實(shí)現(xiàn)無級變速。

2.變速器內(nèi)部安裝了兩組單級行星齒輪機(jī)構(gòu)，兩個電機(jī)連接在其太陽輪上。

3.內(nèi)部設(shè)有3組多片式離合器，切換不同的驅(qū)動模式。

4.變速器可以實(shí)現(xiàn)4種不同的驅(qū)動模式，應(yīng)對不同工況。

5ET50變速器的各種參數(shù)如表3所示。5ET50的5是指5種驅(qū)動模式（在本車型中只使用了4種驅(qū)動模式），E是指電子變速器，T代表橫置，50是產(chǎn)品系列。5ET50變速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以簡化為如圖33所示的狀態(tài)。其內(nèi)部主要部件如下：

1.兩組行星齒輪機(jī)構(gòu)，分別為輸入行星齒輪組和輸出行星齒輪組。

2.3組離合器分別是減震器旁通離合器、高速離合器和低速離合器。

3.兩個驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)A和驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)B。

表3 參數(shù)

圖33 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

4.電源逆變器模塊，安裝在變速器總成內(nèi)部，主要功能為控制兩個電機(jī)。

圖34 旁通離合器

扭轉(zhuǎn)減震器總成內(nèi)有一個減震器旁通離合器（如圖34所示），它安裝在變速器前端，通過一個接合盤直接連在發(fā)動機(jī)飛輪上。它的功能是在發(fā)動機(jī)和變速器之間傳遞動力。在啟動工況時，將由變速器內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，此時離合器接合，扭轉(zhuǎn)減震器旁通，實(shí)現(xiàn)快速、平穩(wěn)地啟動。輸入行星齒輪組安裝在變速器前端，其主要部件有輸入太陽輪、輸入內(nèi)齒圈和輸入行星架。其中輸入太陽輪通過其軸的花鍵直接連接在驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)A的轉(zhuǎn)子上。輸入內(nèi)齒圈外部連接在扭轉(zhuǎn)減震器總成上，輸入行星架通過鏈條直接連接至主減速器輸入齒輪，直接輸出，并與輸出行星架直接連接（如圖35所示）。輸出行星齒輪組安裝在變速器后端，其主要部件有：輸出太陽輪、輸出內(nèi)齒圈和輸出行星架。其中輸出太陽輪直接連接在驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)B的轉(zhuǎn)子上。輸出內(nèi)齒圈通過低速離合器可以被固定有殼體上。輸出行星架與輸入行星架連接在一起作為輸出（如圖36所示）。

高速離合器安裝在驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)A的轉(zhuǎn)子上（如圖37所示），它的形式為液壓驅(qū)動多片式離合器。離合器接合后，可以驅(qū)動驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)A與輸出內(nèi)齒圈連接在一起。高速離合器在固定傳動比模式和高速模式時接合工作。低速離合器（如圖38所示）安裝在變速器中部，與高速離合器形式相同，為液壓驅(qū)動片式離合器。離合器接合后，輸出內(nèi)齒圈固定在殼體上。驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)A（如圖39所示）安裝在變速器后部，遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)處，是一個三相永磁同步電動機(jī)，轉(zhuǎn)子為永磁材料，功率為54kW。此電機(jī)在多數(shù)情況下作為發(fā)電機(jī)使用，在高速模式下也可以參與驅(qū)動。此外，它還起到啟動機(jī)的作用，可以在車輛靜止或行駛時啟動發(fā)動機(jī)。驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)B（如圖40所示）安裝在變速器前部，它的結(jié)構(gòu)與驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)A相同，但功率較大，為60kW。電源逆變器模塊（PIM）集成在了變速器內(nèi)部，是兩個電機(jī)的主控模塊，通過將高壓電池組的高壓直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電（如圖41所示），在合適的工況下驅(qū)動變速器內(nèi)部的兩個電機(jī)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動車輛或啟動車輛的作用。也可以在再生制動時將電機(jī)產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為直流電為高壓電池組充電。

圖35 輸入行星齒輪部件

圖36 輸出行星齒輪部件

圖37 高速離合器

圖38 低速離合器

圖39 驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)A

圖40 驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)B

圖41 電源逆變器模塊

5ET50變速器的油泵采用電機(jī)驅(qū)動的方式，負(fù)責(zé)各組離合器的液壓供應(yīng)及變速器內(nèi)部的潤滑、冷卻循環(huán)。其三相交流電機(jī)由電源逆變器模塊直接驅(qū)動。電機(jī)與油泵總成安裝在變速器下方（如圖42所示）。每個電機(jī)內(nèi)部都有一個電機(jī)位置傳感器（如圖43所示），電源逆變器模塊內(nèi)的電機(jī)控制模塊可以通過電機(jī)位置傳感器確定電機(jī)的轉(zhuǎn)速、位置和方向。每個傳感器內(nèi)包含1組主動線圈、2組信號線圈、1個形狀不規(guī)則的信號發(fā)生輪。電源逆變器模塊向傳感器主動線圈提供一個5V 10Hz的勵磁信號，此信號在兩組信號線圈和信號發(fā)生輪處產(chǎn)生磁場，信號輪的不同位置將會產(chǎn)生出不同的感應(yīng)磁場，模塊通過比較兩組信號電壓來確定電機(jī)的位置和傳動方向。輸出轉(zhuǎn)速傳感器（如圖44所示）安裝在驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)B的外殼上用于監(jiān)測輸出齒輪的轉(zhuǎn)速和方向。傳感器內(nèi)部有兩組傳感器元件，二者相差半個齒，通過監(jiān)測信號先后可以判定車輪運(yùn)行方向。電磁閥體安裝在變速器閥體側(cè)蓋內(nèi)，其內(nèi)部集成了4個壓力控制電磁閥，分別為高速離合器壓力控制電磁閥、低速離合器壓力控制電磁閥、扭轉(zhuǎn)減震器壓力控制電磁閥以及潤滑油路控制電磁閥（如圖45所示）。此外，內(nèi)部還集成了變速器油溫度傳感器，在維修時電磁閥體應(yīng)作為總成更換，不可分解維修。液壓控制閥體（如圖46所示）安裝在閥體側(cè)蓋內(nèi)，它外部安裝有管路壓力調(diào)節(jié)電磁閥，內(nèi)部集成了變速器。各模式切換及潤滑油路中需要的各種滑閥和蓄能器包括：

圖42 油泵

圖43 電機(jī)位置傳感器

圖44 輸出轉(zhuǎn)速傳感器

圖45 電磁閥體

圖46 液壓控制閥體

◆低速離合器閥

◆低速離合器蓄能器活塞

◆扭轉(zhuǎn)減震器旁通離合器閥

◆高速離合器閥

◆高速離合器控制調(diào)節(jié)閥

◆壓力釋放閥

◆壓力調(diào)節(jié)閥

◆潤滑調(diào)節(jié)閥

5ET50變速器共有4種驅(qū)動模式及一種啟動工況，各模式下電機(jī)、離合器等狀態(tài)如表4所示。

表4 運(yùn)行模式

啟動時，扭轉(zhuǎn)減震器旁通離合器接合，驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)A充當(dāng)啟動機(jī)的作用，通過輸入行星齒輪組的傳動，將發(fā)動機(jī)啟動。動力傳遞路線為：驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)A→輸入行星齒輪組太陽輪→輸入行星齒輪組內(nèi)齒圈→扭轉(zhuǎn)減震器旁通離合器（如圖47所示）。當(dāng)車輛處于純電動模式時，發(fā)動機(jī)關(guān)閉，低速離合器接合，固定輸出行星齒輪組內(nèi)齒圈，驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)B通過行星齒輪組向車輪傳遞驅(qū)動力（如圖48所示）。動力傳遞路線為：驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)B→輸出行星齒輪組太陽輪→輸出行星齒輪組行星架→車輪（如圖49所示）。前進(jìn)擋與倒擋的動力傳遞路線相同，可以通過驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)B的運(yùn)轉(zhuǎn)方向來實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或后退。當(dāng)車輛在純電動工況下行駛，但高壓電池組需要充電時，發(fā)動機(jī)啟動，帶動驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)A運(yùn)行，為高壓電池組充電（如圖50所示）。低速模式動力傳遞路線與純電動模式相同：驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)B→輸出行星齒輪組太陽輪→輸出行星齒輪組行星架→車輪（如圖51所示）。發(fā)電動力傳遞路線為：發(fā)動機(jī)→輸入內(nèi)齒圈→驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)A→電源逆變器模塊→高壓電池組（如圖52所示）。隨著車速的提高，車輛進(jìn)入固定傳動比模式，低速離合器和高速離合器都接合，將輸入太陽輪和輸出內(nèi)齒圈都固定在殼體上。

圖47 啟動過程

圖48 純電動模式

圖49 純電動模式動力流

圖50 低速驅(qū)動模式

圖51 低速模式動力流

圖52 低速模式發(fā)電動力傳遞路線

發(fā)動機(jī)和驅(qū)動電機(jī)/發(fā)電機(jī)B都可以介入車輪的驅(qū)動（如圖53所示）。

圖53 固定傳動比驅(qū)動模式

（待續(xù)）