汽車新技術(shù)配復(fù)合動(dòng)力

1、 授人以魚不如授人以漁 朱明工作室朱明工作室現(xiàn)代汽車新配置實(shí)務(wù).主講：朱明主講：朱明 高級技師、經(jīng)濟(jì)師高級技師、經(jīng)濟(jì)師,工程師工程師 高級技能專業(yè)教師高級技能專業(yè)教師 汽車維修工高級考評員汽車維修工高級考評員 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁第4章 復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)n41復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)概述n 411復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)概況及功能 412豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用 41,3豐田新一代復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)ths-c 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)概況及功能n 1省能源、減低c02排放量，汽車的發(fā)展的主要課題，如圖41所示，為豐田汽車公司生態(tài)環(huán)保汽車的研發(fā)主題，針對替代能源、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽

2、油發(fā)動(dòng)機(jī)、復(fù)合動(dòng)力及電動(dòng)汽車等個(gè)方向進(jìn)行，復(fù)合動(dòng)力為其中一項(xiàng)，并已在1997年10月于日本市場推出豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)(ths)汽車，稱為prius，拉丁文意為“領(lǐng)先”之意，整部汽車采用現(xiàn)代最新的汽車科技及材料，除了強(qiáng)調(diào)節(jié)省能源及減低c02排放外，并且追求人車間之和諧，汽車與地球之融合，而不失駕駛的樂趣與便利性。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)概況及功能n 2本田汽車公司也在1999年11月推出復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)汽車insight，三缸995c.cvtec發(fā)動(dòng)機(jī)，采用整體電動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)，再配合本田的各種新科技，以日本10-15mode型態(tài)測試，每公升汽油可行駛35km。n 如三菱汽

3、車的suw advance、日產(chǎn)汽車的tinohybrid、速霸陸汽車的eltencustom等，n都是各汽車廠積極研發(fā)的復(fù)合動(dòng)力汽車。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)概況及功能n3復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)又稱混合動(dòng)力系統(tǒng)，以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的組合，解決使用蓄電池行駛距離太短的問題，及大量減少油量消耗，并降低排氣污染。，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)用化，復(fù)合動(dòng)力汽車已量產(chǎn)在道路上行駛了。n 4復(fù)合電動(dòng)巴士采用排氣量較小、效率高且污染低的柴油發(fā)動(dòng)帆，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，除輸出電力給電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)外，還可以對蓄電池組充電。n 5ths發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)的組合，系利用彼此的優(yōu)點(diǎn)，并互補(bǔ)缺點(diǎn)，以

4、期最低油耗與污染且不失其動(dòng)力性能。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用一、ths的基本組合n1搭配小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的基本組合分為串聯(lián)式、并聯(lián)式與并聯(lián)式搭配串聯(lián)式之復(fù)聯(lián)式等三種方法。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用一、ths的基本組合n搭配小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的基本組合。n串聯(lián)式復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的組合:(如圖42所示)n由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電機(jī)、蓄電池及變流器等組成。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)只用來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電力使電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。因此可采用小功串的發(fā)動(dòng)機(jī)，且可在效率最佳的定速下運(yùn)轉(zhuǎn)，使車輛一邊行駛，一邊有效率的充電。n

5、朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用一、ths的基本組合n3并聯(lián)式復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的組合: (如圖43所示)n由發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)發(fā)電機(jī)、蓄電池及變流器等組成。由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輪?？膳浜蠣顩r使用兩種驅(qū)動(dòng)力，以彌補(bǔ)單一輸出的缺點(diǎn)。車輛也可以一邊行駛，一邊對蓄電池組充電。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用一、ths的基本組合n 4復(fù)聯(lián)式復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng):為并聯(lián)式搭配串聯(lián)式之的組合，(如圖4，4所示)，n由發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)、減速器、發(fā)電機(jī)、電機(jī)、蓄電池及變流器等組成。使用1.500ml直列四缸高效率發(fā)動(dòng)機(jī)，電機(jī)為交流永久磁鐵式，蓄

6、電池為鎳氫蓄電池。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為基本的動(dòng)力來源，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力由動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)分成車輪的驅(qū)動(dòng)力與發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力。而發(fā)電機(jī)的電力除了使電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪外，并經(jīng)變流器變換成為直流電后，儲存在高電壓蓄電池。并聯(lián)式與串聯(lián)式驅(qū)動(dòng) 方式的組合，使兩者的長處分別發(fā)揮到最大極限。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造-1高效率汽油發(fā)動(dòng)機(jī)n 1高效率汽油發(fā)動(dòng)機(jī)：為1,500ml直列四缸dohc汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，壓縮比135：1，最高轉(zhuǎn)速4,000rmin，最大轉(zhuǎn)矩104kgm4,000rmin，最大功率43kw4,000rmin。n與一般15l發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩140k8m與最大功

7、率75kw相比，其轉(zhuǎn)矩與功率值偏低，n但本發(fā)動(dòng)機(jī)是在高效率領(lǐng)域才作用，并不是在強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)矩及功率值，n電機(jī)輔動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)得到高輸出，行 駛性能仍十分優(yōu)異。n本發(fā)動(dòng)機(jī)采用的豐田汽車發(fā)動(dòng)機(jī)新科技，很多項(xiàng)目在豐田汽車國產(chǎn)化的corollaaltis上都可以看到。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造- 1高效率汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)發(fā)動(dòng)機(jī)本體方面n 采用阿特金森循環(huán)：為熱效率很高之循環(huán)， n 馬自達(dá)汽車聞名于 世的米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，就是阿特金森循環(huán)改良后的實(shí)際應(yīng)用例。n 高燃油效率阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)只在燃油經(jīng)濟(jì)性良好的狀態(tài)下才運(yùn)轉(zhuǎn)，n 其燃油效率比傳統(tǒng)式發(fā)動(dòng)機(jī)大幅提升

8、80，加上減速與制動(dòng)時(shí)能源回收再生所提升的20%燃油效率，總計(jì)100，與傳統(tǒng)式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)比較，有二倍的省油性。n此發(fā)動(dòng)機(jī)在日本1015mode形態(tài)測試下， 油耗為28kml，約為豐田汽車其他1.5l at汽車的兩倍。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造- 1高效率汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)發(fā)動(dòng)機(jī)本體方面n vvt-i：智慧型可變氣門正時(shí)系統(tǒng)，n進(jìn)氣門正時(shí)在曲軸角度40內(nèi)連續(xù)可變，達(dá)到省n油、低污染，低、中轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩提高等優(yōu)點(diǎn)，corolla altis已采用。n氣門挺桿：采用輕量化無墊片式，因此調(diào)整氣門間隙時(shí)必須更換不同厚度的氣門挺桿，以每002mm為一單

9、位，總共有35種不同尺寸的氣門挺桿可供選擇，corollaaltis已采用。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造- 1高效率汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)發(fā)動(dòng)機(jī)本體方面n進(jìn)排氣門夾角：進(jìn)排氣門夾角縮小，為335，可縮小氣缸蓋尺寸，及獲得較佳的進(jìn)氣效率，n如圖45所示，corollaaltis也已采用。n活塞頂面形狀設(shè)計(jì)成斜面擠壓式形狀，擠壓斜面沿燃燒室壁傾斜n,能改善進(jìn)氣流速，及造成強(qiáng)大渦流；n如圖45所示，corollaaltis也已采用。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造- 1高效率汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)發(fā)動(dòng)

10、機(jī)本體方面n正時(shí)鏈條：采用8mm間距的滾柱式鏈條，使發(fā)動(dòng)機(jī)簡小化n利用機(jī)油噴嘴噴油潤滑，以達(dá)到噪聲小，及使用壽命延長的目的，如圖46所示，corollaaltis也已采用。n 偏置式曲軸：曲軸中心線向動(dòng)力沖n擊面偏置，距氣缸孔中心線12mm，以減少最大燃燒壓力時(shí)的側(cè)推力，且低轉(zhuǎn)速與低負(fù)荷時(shí)的最大壓縮壓力也可獲得改善。n 最高轉(zhuǎn)速：限制在4,000rmin，故n強(qiáng)度可比高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)低，使用的零件較小，質(zhì)量較輕，如曲軸外徑較小，活塞環(huán)張力與氣門彈簧力也較弱，可減少許多摩擦損失。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造- 1高效率汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(2)汽油噴射

11、系統(tǒng)方面n電子控制式節(jié)氣門：以電機(jī)經(jīng)齒輪，以驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門的開閉。n4孔噴油器：以達(dá)到高霧化的效果。n燃油系統(tǒng)無回油管設(shè)計(jì)：壓力調(diào)節(jié)器裝在油箱內(nèi)，可簡化管路，減少零件數(shù)量；并采用低耗電式油泵，節(jié)省電力，n如圖47所示，corollaaltis也已采用n空氣流量計(jì)：熱線式，外殼塑膠制，質(zhì)量非常輕，嵌入在空氣濾清器的下方 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造- 1高效率汽油發(fā)動(dòng)機(jī) (3)點(diǎn)火系統(tǒng)方面n采用豐田直接點(diǎn)火系統(tǒng)：n線圈裝在各缸火花塞上，各缸點(diǎn)火線圈上方均有點(diǎn)火器，：無高壓線的干擾，如圖.8所示。點(diǎn)火正時(shí)精確，且不必對正點(diǎn)火正時(shí)，corollaa

12、ltis也已采用 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造-2復(fù)合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)變速箱n復(fù)合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)變速箱以動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)與減速器為主，但發(fā)電機(jī)與電機(jī)也組合在一起，如圖49所示。來自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力由動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)分成兩邊，輸出軸的這一邊為電機(jī)和車輪，另一邊與發(fā)電機(jī)連接。n也就是說發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力是經(jīng)由機(jī)械與電力 這兩條路線傳達(dá)，可當(dāng)做無級變速器使用。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造-2復(fù)合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)變速箱n(1)動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)n動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)使用行星齒輪，其構(gòu)造如圖410所示。n發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳達(dá)到直接連結(jié)的行星齒輪，通

13、過小齒輪，分配在環(huán)形齒輪與太陽齒輪上。n環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接，通過變速器將驅(qū)動(dòng)力傳遞到車輪。n太陽齒輪的旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)直接連接。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造-2復(fù)合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)變速箱n (2)減速器：利用一對減速齒輪，以達(dá)到減速及增強(qiáng)轉(zhuǎn)矩的作用。n (3)電機(jī)：電機(jī)采用交流永久磁鐵式，與直流電機(jī)以及交流誘導(dǎo)電機(jī)比較，具有體積小且高效率的特征。交流形的維修性比直流形高，還可以當(dāng)做發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助動(dòng)力來源，n在某些運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，可以當(dāng)做發(fā)電機(jī)使用。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓為288v。n (4)發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)與電機(jī)一樣是交流永久磁鐵式。作為蓄電池充電與電機(jī)驅(qū)

14、動(dòng)用電力的發(fā)電機(jī)，也可以當(dāng)做發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)用的起動(dòng)電機(jī)。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造- 3變流器n變流器:n將蓄電池的直流電，變換成電機(jī)驅(qū)動(dòng)用的交流電，n將發(fā)電機(jī)的交流電變換成蓄電池充電時(shí)需要的直流電壓288v。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造- 4蓄電池n ths的組成如圖411所示。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造- 4蓄電池n(2)高壓蓄電池裝在后行李艙內(nèi)，蓄電池盒內(nèi)除了蓄電池外，還有蓄電池ecu、系統(tǒng)主繼電器(smr)及冷卻風(fēng)

15、扇等。n(3)蓄電池采用密封形鎳氫蓄電池，成本高仍是最大問 題。n蓄電池內(nèi)每組有6個(gè)12v的小電池串聯(lián)在一起，共有40組，分裝在二個(gè)蓄電池架上串聯(lián)一起，總電壓為288v，n如圖412所示。在兩個(gè)固定器間有維修插頭，當(dāng)高壓電路檢修時(shí)， 拔除維修插頭，以維護(hù)工作安全 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用二、ths的構(gòu)造- 4蓄電池n (4)車輛起步或加速時(shí)蓄電池放電，減速或制動(dòng)時(shí)蓄電池充電，充放電作用不斷反復(fù)進(jìn)行。n當(dāng)蓄電池電力不足時(shí)，hybrid ecu通知ecm，使節(jié)氣門開度大些，增加發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力能至蓄電池充電所需要值。nhybridecu精確控制蓄電池充放電的時(shí)

16、機(jī),蓄電池電容量被控制在60左右，穩(wěn)定使用蓄電池的結(jié)果，使蓄電池的可靠性及耐久性提高 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用三、ths的作用n1.起步與輕負(fù)荷時(shí)：串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)方式。n起步、極低速行駛或緩慢下坡時(shí)等發(fā)動(dòng)機(jī)效率較差的范圍時(shí)，切斷燃料供應(yīng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，改由蓄電池供給電力，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛。如圖413所示的“a”傳動(dòng)路線。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用三、ths的作用n2一般行駛時(shí)：并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)方式n發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力由動(dòng)力分配機(jī)構(gòu)分成兩個(gè)傳動(dòng)路線，如圖414所示?！癰”傳動(dòng)路線直接驅(qū)動(dòng)車輪；c傳動(dòng)路線則是帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)

17、電，以此電力使電機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)車輪。兩者間的分配比例由電腦控制，以達(dá)到最佳的效率。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用三、ths的作用n3全開加速時(shí)：也是并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)方式n以一般行駛時(shí)的狀態(tài)，再加上由蓄電池供給電力，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪等三方面同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輪，此日驅(qū)動(dòng)力最強(qiáng)，如圖415所示。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用三、ths的作用n4.減速與制動(dòng)時(shí)：n減速與制動(dòng)時(shí)。反向由車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，如d”傳動(dòng)路線,此時(shí)電機(jī)變發(fā)電機(jī)的功能，進(jìn)行回生發(fā)電，將回收的能源儲存在鎳氫蓄電池中，圖4.16示,效率提高20%。 朱明工作室朱明工作室授人以魚

18、不如授人以漁豐田復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)造與作用三、ths的作用n5蓄電池充電：n蓄電池被控制在必須維持一定比例的充電狀態(tài)，當(dāng)充電不足時(shí)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，如“e”傳動(dòng)路線，將蓄電池充電到正常狀態(tài)，如圖417所示。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田新代復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)ths-cn1采用獨(dú)立皮帶式的連續(xù)無級變速器(cvt)，因此整個(gè)系統(tǒng)稱為ths-c，為4wd系統(tǒng)，應(yīng)用在hv-m4的概念車上，整個(gè)系統(tǒng)的組成如圖418所示。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田新代復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)2.ths-c的作用n(1)起步時(shí)：汽車停止時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。起步時(shí)，由蓄電池電力供應(yīng)前后電機(jī)，帶動(dòng)前、后車輪，以四輪驅(qū)動(dòng)方式行駛，如“a、b”傳動(dòng)路線，如圖419所示；如果電腦判定發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為較佳效率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，就起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)cvt，以前輪驅(qū)動(dòng)方式行駛，如“c傳動(dòng)路線。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田新代復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)2.ths-c的作用n(2)一般行駛及蓄電池充電時(shí)：一般行駛時(shí)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，經(jīng)cvt，以前輪驅(qū)動(dòng)方式行駛，如“c”傳動(dòng)路線；必要時(shí)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，帶動(dòng)前電機(jī)，為發(fā)電機(jī)功能，對蓄電池充電，如“d”路線，如圖420所示。 朱明工作室朱明工作室授人以魚不如授人以漁豐田新代復(fù)合動(dòng)力系統(tǒng)2.ths-c的作用n(3)輕負(fù)荷時(shí)：低速行駛或緩坡下行等發(fā)動(dòng)機(jī)效率較差時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，由蓄