2017款新君越30H全混動新技術特性（一）

王飛

2017款新君越30H全混動新技術特性（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飾，搭載先進高效的混合驅動系統，可以實現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。車輛配置有主動進氣格柵，會在冷卻液、空調冷凝器散熱要求不高時，主動關閉進氣格柵，降低風阻。系統設計有兩個上下并聯的格柵（如圖1所示），發動機控制模塊根據以下信號控制格柵的狀態：

◆車輛速度

◆冷卻液溫度

◆風扇速度

◆空調管路壓力

◆壓縮機狀態

◆環境溫度

表1 配置

圖1 主動進氣格柵

圖2 進氣格柵控制

圖3 壓縮機控制

圖4 電輔助加熱器

發動機控制模塊可以單獨控制兩個格柵打開或關閉（如圖2所示），當車輛以高于41km/h的車速行駛超過13min后，格柵方可進入工作狀態。環境溫度極低時，格柵將保持關閉。空調壓縮機采用高電壓直接驅動且沒有離合器，通過GMLAN收取運行指令（如圖3所示）.混合動力配置有空調輔助加熱系統，空調控制模塊通過PWM信號控制電輔助加熱器的運行（如圖4所示），當環境溫度低于8℃，發動機水溫低于75℃，且溫度風門轉至最熱模式時，加熱器將運行。全混動儀表顯示信息取消了發動機轉速表，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動機可能不運轉，因此，當“REDAY”指示燈點亮后就表示車輛已啟動。打開位于娛樂系統的信息顯示屏，點擊“能源”選項，可以顯示出混合動力的能量流動路徑和油耗分布情況；點擊屏幕底部的“流程”選項，可以顯示當前車輛能量流動路徑； 點擊“信息”選項，將會顯示最近50km的油耗分布狀態，如圖5所示。在混合動力的能量流動路徑中顯示以下狀態（如圖6所示）：

◆能量關閉

◆電池能量

◆發動機的電池能量

◆發動機能量

◆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全混動車型設計有M擋位，用于增強再生能量回收功能。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，也會點亮制動燈。設計有M1與M2兩個梯度，M1最強。

圖7 M擋位模式

與純內燃機汽車不同，此全混動車型機艙內還配備有PIM冷卻液儲液罐（如圖8所示），用于冷卻PIM部件.如表2所示為主要保養油液規則，需要說明的是PIM系統應使用去離子水的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）。需要注意的是當車輛啟動以后，發動機可能不運轉，僅REDAY指示燈點亮。

表2 油液規格

圖8 發動機機艙部件

別克全新一代2017款新君越30H全混動車型搭載1.8L LKN發動機，其主要技術參數如圖10所示。LKN發動機采用了可變氣門正時和中置缸內直噴技術，此外還采用了雙級可變排量機油泵、水冷式廢氣再循環、排氣熱交換器等技術。通過這些系統可以有效提升發動機的燃油經濟性。

圖9 跨接啟動

圖10 LKN主要技術參數

圖11 缸體

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

曲軸位置傳感器信號盤采用磁環形式，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，甚至導致車輛不能啟動。缸蓋部分的技術特點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生器采用壓入方式和凸輪軸相連，缸蓋內部集成進氣歧管，可減輕重量。氣門驅動機構采用了液壓挺柱和隨動滾指（如圖13所示）。可以減少驅動機構的摩擦，提高燃油經濟性，并且免調氣門間隙。

圖12 曲軸

圖13 缸蓋

LKN發動機采用雙級可變排量機油泵（如圖14所示），發動機控制模塊通過控制機油壓力電磁閥來調節機油泵排量，在發動機不需要高壓潤滑油時，降低機油泵的排量，降低燃油消耗。機油泵安裝在曲軸前端，由曲軸直接驅動。機油壓力控制電磁閥安裝在機油濾清器上方的缸體上（如圖15所示），機油壓力為兩級可調，當斷電時機油壓力為高壓狀態。LKN發動機機油泵的定子部分可在機油壓力的作用下繞支點旋轉，從而改變機油泵的排量。如圖16所示，當電磁閥不通電時，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，機油泵排量大，輸出油壓高。當電磁閥通電時，A/B腔都與主油路油壓相連，油壓推動定子逆時針旋轉，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 機油泵

圖15 機油壓力控制電磁閥

圖16 機油泵高壓模式

LKN發動機的水泵和電子節溫器安裝在缸體左側(如圖18所示)，由曲軸通過專用皮帶驅動。電子節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發動機曲軸箱通風系統的大部分功能集成在氣門室罩蓋的油氣分離器內（如圖19所示），其內部包含一個PCV控制閥和單向閥，以及一條去向進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。曲軸箱竄氣進入油水分離器后經單向閥進入回油腔室。機油流回油底殼，竄氣壓力與彈簧合力克服大氣壓力推開PCV調節閥，進入進氣歧管。曲軸箱竄氣進入進氣歧管后，在曲軸箱內產生真空。當曲軸箱內的真空與彈簧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17 機油泵低壓模式

圖18 水泵和節溫器

圖19 曲軸箱通風系統油氣分離器

正時鏈條安裝：

1.將曲軸鏈輪正時標記與機油泵殼體上的三角標記對正（如圖20所示）。

圖20 對正曲軸標記

2.將兩凸輪軸轉動到正時標記向上，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.按正時標記，安裝正時鏈條（如圖22所示）。需要注意的是凸輪軸位置執行器上有兩個正時標記，進氣側對準“INT”，排氣側對準“EXH”。

圖22 安裝正時鏈條

圖23 EGR

圖24 排氣熱交換器

4.安裝正時鏈條導板。

5.安裝正時鏈條張緊器導板和張緊器總成。

6.確認所有正時標記依然對正。

LKN發動機的EGR安裝在發動機排氣歧管上部（如圖23所示），為外置式，通過發動機冷卻液進行冷卻。可在大負荷時，起到降低燃油消耗的作用。EGR系統的主要部件包括EGR閥、EGR閥冷卻器、排氣溫度傳感器。其中EGR閥控制廢氣再循環的工作時刻和工作量；EGR閥冷卻器對參與廢氣再循環的冷卻器進行冷卻；排氣溫度傳感器監測冷卻前后的排氣溫度。在中低負荷時，通過VVT系統實現內部EGR功能，減少氮氧化物的排放；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。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。在回執模式時，旁通閥門打開，排氣經過熱交換器，排氣加熱冷卻液（如圖25所示）；當處于旁通模式時，旁通閥門關閉，排氣不經過熱交換器，對冷卻液無加熱（如圖26所示）。排氣熱交換器的控制由發動機控制模塊發送指令，HPCM2通過LIN網絡執行控制。參考到的數據有：

◆環境溫度

◆冷卻液溫度

◆發動機轉速

◆變速器擋位

◆發動機運行時間

圖25 加熱模式

圖26 旁通模式

LKN發動機采用中置缸內直噴技術，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發動機配置了進排氣雙VVT系統，兩側凸輪軸位置執行器相同，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動機油套裝在EN-51152上（如圖28所示）。

圖28 安裝曲軸前油封工具

2.通過擰入發動機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動機機油套裝在EV-51151-2上。

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

4.將安裝好油封的曲軸后端蓋安裝在發動機后端。

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.將凸輪軸旋轉至兩側正時標記向上的位置。

2.將EN-51148安裝在兩側凸輪軸第一道軸承后方。

3.通過旋轉凸輪軸位置執行器螺栓直到兩側凸輪軸被鎖定。

4.先擰緊工具的中間螺栓，再擰緊兩側螺栓，凸輪軸鎖定完成。

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

圖32 5ET50變速器

1.通過電機的轉速變化改變傳動比，實現無級變速。

2.變速器內部安裝了兩組單級行星齒輪機構，兩個電機連接在其太陽輪上。

3.內部設有3組多片式離合器，切換不同的驅動模式。

4.變速器可以實現4種不同的驅動模式，應對不同工況。

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

1.兩組行星齒輪機構，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。

3.兩個驅動電機，驅動電機/發電機A和驅動電機/發電機B。

表3 參數

圖33 內部結構示意圖

4.電源逆變器模塊，安裝在變速器總成內部，主要功能為控制兩個電機。

圖34 旁通離合器

扭轉減震器總成內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動機飛輪上。它的功能是在發動機和變速器之間傳遞動力。在啟動工況時，將由變速器內的電機驅動發動機運轉，此時離合器接合，扭轉減震器旁通，實現快速、平穩地啟動。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動電機/發電機A的轉子上。輸入內齒圈外部連接在扭轉減震器總成上，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、輸出內齒圈和輸出行星架。其中輸出太陽輪直接連接在驅動電機/發電機B的轉子上。輸出內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動電機/發電機A的轉子上（如圖37所示），它的形式為液壓驅動多片式離合器。離合器接合后，可以驅動驅動電機/發電機A與輸出內齒圈連接在一起。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，為液壓驅動片式離合器。離合器接合后，輸出內齒圈固定在殼體上。驅動電機/發電機A（如圖39所示）安裝在變速器后部，遠離發動機處，是一個三相永磁同步電動機，轉子為永磁材料，功率為54kW。此電機在多數情況下作為發電機使用，在高速模式下也可以參與驅動。此外，它還起到啟動機的作用，可以在車輛靜止或行駛時啟動發動機。驅動電機/發電機B（如圖40所示）安裝在變速器前部，它的結構與驅動電機/發電機A相同，但功率較大，為60kW。電源逆變器模塊（PIM）集成在了變速器內部，是兩個電機的主控模塊，通過將高壓電池組的高壓直流電轉換為三相交流電（如圖41所示），在合適的工況下驅動變速器內部的兩個電機，實現驅動車輛或啟動車輛的作用。也可以在再生制動時將電機產生的電能轉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 驅動電機/發電機A

圖40 驅動電機/發電機B

圖41 電源逆變器模塊

5ET50變速器的油泵采用電機驅動的方式，負責各組離合器的液壓供應及變速器內部的潤滑、冷卻循環。其三相交流電機由電源逆變器模塊直接驅動。電機與油泵總成安裝在變速器下方（如圖42所示）。每個電機內部都有一個電機位置傳感器（如圖43所示），電源逆變器模塊內的電機控制模塊可以通過電機位置傳感器確定電機的轉速、位置和方向。每個傳感器內包含1組主動線圈、2組信號線圈、1個形狀不規則的信號發生輪。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生輪處產生磁場，信號輪的不同位置將會產生出不同的感應磁場，模塊通過比較兩組信號電壓來確定電機的位置和傳動方向。輸出轉速傳感器（如圖44所示）安裝在驅動電機/發電機B的外殼上用于監測輸出齒輪的轉速和方向。傳感器內部有兩組傳感器元件，二者相差半個齒，通過監測信號先后可以判定車輪運行方向。電磁閥體安裝在變速器閥體側蓋內，其內部集成了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，內部還集成了變速器油溫度傳感器，在維修時電磁閥體應作為總成更換，不可分解維修。液壓控制閥體（如圖46所示）安裝在閥體側蓋內，它外部安裝有管路壓力調節電磁閥，內部集成了變速器。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 電機位置傳感器

圖44 輸出轉速傳感器

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

◆扭轉減震器旁通離合器閥

◆高速離合器閥

◆高速離合器控制調節閥

◆壓力釋放閥

◆壓力調節閥

◆潤滑調節閥

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

表4 運行模式

啟動時，扭轉減震器旁通離合器接合，驅動電機/發電機A充當啟動機的作用，通過輸入行星齒輪組的傳動，將發動機啟動。動力傳遞路線為：驅動電機/發電機A→輸入行星齒輪組太陽輪→輸入行星齒輪組內齒圈→扭轉減震器旁通離合器（如圖47所示）。當車輛處于純電動模式時，發動機關閉，低速離合器接合，固定輸出行星齒輪組內齒圈，驅動電機/發電機B通過行星齒輪組向車輪傳遞驅動力（如圖48所示）。動力傳遞路線為：驅動電機/發電機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）。前進擋與倒擋的動力傳遞路線相同，可以通過驅動電機/發電機B的運轉方向來實現前進或后退。當車輛在純電動工況下行駛，但高壓電池組需要充電時，發動機啟動，帶動驅動電機/發電機A運行，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：驅動電機/發電機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）。發電動力傳遞路線為：發動機→輸入內齒圈→驅動電機/發電機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 低速驅動模式

圖51 低速模式動力流

圖52 低速模式發電動力傳遞路線

發動機和驅動電機/發電機B都可以介入車輪的驅動（如圖53所示）。

圖53 固定傳動比驅動模式

（待續）