文：于長(zhǎng)明

全新一代君越30H全混動(dòng)車型技術(shù)亮點(diǎn)解讀（上）

文：于長(zhǎng)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(dòng)正式上市。作為上汽通用汽車“綠動(dòng)未來(lái)”戰(zhàn)略下的重磅產(chǎn)品，全新一代君越30H全混動(dòng)采用領(lǐng)先業(yè)界的高效HEV混合動(dòng)力系統(tǒng)，搭載通用汽車最新一代模塊化智能電驅(qū)系統(tǒng)、1.8 L缸內(nèi)中置直噴發(fā)動(dòng)機(jī)以及高性能三元鋰離子電池組，實(shí)現(xiàn)能效最大化。該混合動(dòng)力系統(tǒng)最大輸出扭矩達(dá)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(dòng)力車型相比，油耗降低35%。

全新一代君越30H全混動(dòng)匯集了通用汽車最新一代新能源核心技術(shù)，秉承智能電氣化、高效、節(jié)能、環(huán)保的開(kāi)發(fā)理念，帶來(lái)在節(jié)油環(huán)保、駕控樂(lè)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(yàn)。本文著重對(duì)該車領(lǐng)先的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)亮點(diǎn)進(jìn)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(dòng)機(jī)

全新一代君越30H全混動(dòng)車型采用排量1.8 L 的SIDI智能直噴發(fā)動(dòng)機(jī)（圖1），發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為L(zhǎng)KN，其主要參數(shù)如表1所示。

圖1 LKN發(fā)動(dòng)機(jī)

表1 LKN發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)

LKN發(fā)動(dòng)機(jī)采用中置缸內(nèi)直噴技術(shù)，拆卸噴油器及燃油軌時(shí)需要使用專用工具，高壓燃油泵在斷電時(shí)采用低壓輸出控制。下面對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.機(jī)械部分

LKN發(fā)動(dòng)機(jī)為鑄鐵缸體，無(wú)缸套，在缸體中集成大部分冷卻液通道和油道并預(yù)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(qiáng)度。曲軸位置傳感器信號(hào)盤采用磁環(huán)式，安裝在飛輪后部。

LKN發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋采用雙頂置凸輪軸的設(shè)計(jì)，凸輪軸則采用空心加工工藝，缸蓋內(nèi)部集成了排氣歧管。另外，氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)采用了液壓挺柱和隨動(dòng)滾指（圖2）。

圖2 氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

2.潤(rùn)滑系統(tǒng)

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

圖3 機(jī)油泵位置

圖4 機(jī)油壓力控制電磁閥

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（圖4），由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECM）控制。機(jī)油壓力控制電磁閥使機(jī)油壓力兩級(jí)可調(diào)，形成高壓和低壓模式。如圖5a所示，當(dāng)電磁閥斷電時(shí)，僅A腔供油，油泵此時(shí)保持大排量輸出，機(jī)油壓力保持高壓狀態(tài)，從而確保發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑。當(dāng)電磁閥通電時(shí)，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(zhuǎn)，油泵排量減少，輸出油壓低（圖5b）。

圖5 機(jī)油壓力控制

3.曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)

曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)集成在氣門室罩蓋內(nèi)，其作用是控制曲軸箱竄氣量進(jìn)行油氣分離，其特點(diǎn)是內(nèi)部設(shè)置有單向閥和曲軸箱竄氣調(diào)節(jié)閥。

曲軸箱竄氣進(jìn)入油氣分離器后，經(jīng)單向閥進(jìn)入回油腔室。機(jī)油流回油底殼，竄氣壓力與彈簧彈力的合力克服大氣壓力并推開(kāi)曲軸箱通風(fēng)調(diào)節(jié)閥（PCV），進(jìn)入進(jìn)氣歧管（圖6a），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)的真空與彈簧彈力的合力不足以克服大氣壓力時(shí)，PCV閥關(guān)閉，竄氣不再進(jìn)入進(jìn)氣歧管（圖6b）。

圖6 曲軸箱通風(fēng)示意圖

4.水冷式廢氣再循環(huán)（EGR）

LKN發(fā)動(dòng)機(jī)采用外置式EGR系統(tǒng)，可通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液進(jìn)行冷卻。EGR系統(tǒng)位于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管上部（圖7），可在大負(fù)荷時(shí)降低燃油消耗。其結(jié)構(gòu)包括：EGR閥（圖8a），用于控制廢氣再循環(huán)的工作時(shí)刻和工作量；EGR閥冷卻器（圖8b），可對(duì)參與廢氣再循環(huán)的排氣進(jìn)行冷卻；排氣溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)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(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于中、低負(fù)荷時(shí)，EGR系統(tǒng)能夠通過(guò)可變正時(shí)系統(tǒng)（VVT）實(shí)現(xiàn)內(nèi)部EGR功能，減少NOX的排放。在高負(fù)荷時(shí)，外部冷卻型EGR進(jìn)入工作，通過(guò)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(jī)速度并加熱駕駛室。當(dāng)排氣熱交換器處于加熱模式時(shí)，旁通門打開(kāi)，排氣經(jīng)過(guò)熱交換器，對(duì)熱交換器內(nèi)的冷卻液進(jìn)行加熱（圖10a）。當(dāng)排氣熱交換器處于旁通模式時(shí)，旁通門關(guān)閉，排氣不經(jīng)過(guò)交換器，也就不會(huì)對(duì)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器擋位和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間等數(shù)據(jù)發(fā)出指令，由混合動(dòng)力控制單元2（HPCM2）通過(guò)LIN網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行控制（圖11）。

圖11 排氣熱交換器工作執(zhí)行

6.主動(dòng)進(jìn)氣格柵

該車裝備了主動(dòng)進(jìn)氣格柵（圖12），當(dāng)對(duì)冷卻液、空調(diào)冷凝器散熱要求不高時(shí)，進(jìn)氣格柵會(huì)主動(dòng)關(guān)閉以降低風(fēng)阻。同時(shí)，ECM會(huì)根據(jù)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)及環(huán)境溫度來(lái)調(diào)整格柵狀態(tài)。

圖12 主動(dòng)進(jìn)氣格柵

主動(dòng)進(jìn)氣格柵的2個(gè)格柵可以單獨(dú)控制打開(kāi)或者關(guān)閉。當(dāng)車輛以高于42 km/h的車速行駛超過(guò)13 min后，格柵就可以進(jìn)入工作狀態(tài)；當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，格柵將保持關(guān)閉（圖13）。

圖13 主動(dòng)進(jìn)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(nèi)的暖水箱旁（圖14）。其功能是在環(huán)境溫度過(guò)低時(shí)啟動(dòng)，幫助發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液快速升溫，有助于提升燃油經(jīng)濟(jì)性。

輔助加熱器是由空調(diào)控制單元通過(guò)PWM信號(hào)控制其運(yùn)行的。當(dāng)環(huán)境溫度低于7℃，冷卻液溫度低于75℃，并在溫度風(fēng)門轉(zhuǎn)置最熱模式時(shí)，輔助加熱器開(kāi)始運(yùn)行。

圖14 輔助加熱器

二、變速器

全新君越30H全混動(dòng)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(jī)械驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)混合的無(wú)級(jí)變速器。其結(jié)構(gòu)上采用了2組行星齒輪和3組離合器，在2個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，從而實(shí)現(xiàn)4種驅(qū)動(dòng)模式，即純電動(dòng)模式、低速模式、固定傳動(dòng)比模式和高速模式。以下對(duì)5ET50進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

圖15 5ET50電控變速器

1.5ET50變速器結(jié)構(gòu)

圖16 5ET50結(jié)構(gòu)示意圖

5ET50結(jié)構(gòu)示意圖如圖16所示。

（1）扭轉(zhuǎn)減振器和旁通離合器

5ET50變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)之間設(shè)置了扭轉(zhuǎn)減振器及旁通離合器（圖17），其作用主要是連接發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)盤與輸入行星齒輪組的內(nèi)齒圈。其中，旁通離合器包含在扭轉(zhuǎn)減振器總成內(nèi)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，將減振器旁通。

圖17 扭轉(zhuǎn)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(yáng)輪、內(nèi)齒圈和行星架結(jié)構(gòu)如圖18所示。其中，輸入太陽(yáng)輪是直接與驅(qū)動(dòng)電機(jī)A相連，輸入內(nèi)齒圈是通過(guò)扭轉(zhuǎn)減振器總成與發(fā)動(dòng)機(jī)相連。而輸入行星架則一方面可以通過(guò)鏈條與主減速器輸入齒輪連接，從而直接輸出動(dòng)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(yáng)輪、內(nèi)齒圈和行星架結(jié)構(gòu)如圖19所示。其中，輸出太陽(yáng)輪直接與驅(qū)動(dòng)電機(jī)B相連。輸出內(nèi)齒圈一方面通過(guò)低速離合器與殼體連接，另一方面通過(guò)高速離合器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)A連接。輸出行星架是與輸入行星架相連，并通過(guò)鏈條連接至主減速器輸入齒輪，然后通過(guò)主減速器輸出動(dòng)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(zhuǎn)減振器中的旁通離合器外，5ET50變速器內(nèi)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(qū)動(dòng)電機(jī)A的轉(zhuǎn)子上，其作用是連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)A與輸出內(nèi)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(nèi)齒圈。

（4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)

圖22 驅(qū)動(dòng)電機(jī)（發(fā)電機(jī)）A和B

5ET50變速器有2個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，分別為驅(qū)動(dòng)電機(jī)A和驅(qū)動(dòng)電機(jī)B，這2個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)均具備發(fā)電機(jī)的功能（圖22）。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)（發(fā)電機(jī)）A的功率是54 kW，屬于三相永磁同步電動(dòng)機(jī)，位于變速器后端，能夠起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，充當(dāng)發(fā)電機(jī)，并在特定的驅(qū)動(dòng)模式中幫助驅(qū)動(dòng)車輪。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)（發(fā)電機(jī)）B的功率是60 kW，也屬于三相永磁同步電動(dòng)機(jī)，位于變速器前端，能夠獨(dú)立驅(qū)動(dòng)車輪和發(fā)電，并能起到再生制動(dòng)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(nèi)部（圖23），其作用是控制2個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)車輛或產(chǎn)生再生制動(dòng)。其內(nèi)部包含混合動(dòng)力控制單元（HPCM）及每個(gè)電機(jī)的控制模塊。其冷卻方式為水冷，與發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)械部件及電機(jī)提供潤(rùn)滑和冷卻。油泵由PIM通過(guò)高壓電直接驅(qū)動(dòng)。

（待續(xù)）