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1、现代汽车新配置实务,.,主讲：朱明 高级技师、经济师,工程师 高级技能专业教师 汽车维修工高级考评员,第4章 复合动力系统,41复合动力系统概述 411复合动力系统概况及功能 412丰田复合动力系统的构造与作用 41,3丰田新一代复合动力系统THS-C,复合动力系统概况及功能,1省能源、减低C02排放量，汽车的发展的主要课题，如图41所示，为丰田汽车公司生态环保汽车的研发主题，针对替代能源、柴油发动机、汽油发动机、复合动力及电动汽车等个方向进行，复合动力为其中一项，并已在1997年10月于日本市场推出丰田复合动力系统(THS)汽车，称为Prius，拉丁文意为“领先”之意，整部汽车采用现代最新的
2、汽车科技及材料，除了强调节省能源及减低C02排放外，并且追求人车间之和谐，汽车与地球之融合，而不失驾驶的乐趣与便利性。,复合动力系统概况及功能,2本田汽车公司也在1999年11月推出复合动力系统汽车Insight，三缸995c.cVTEC发动机，采用整体电动机辅助系统，再配合本田的各种新科技，以日本10-15Mode型态测试，每公升汽油可行驶35km。 如三菱汽车的SUW Advance、日产汽车的TinoHybrid、速霸陆汽车的EltenCustom等， 都是各汽车厂积极研发的复合动力汽车。,复合动力系统概况及功能,3复合动力系统又称混合动力系统，以汽油发动机或柴油发动机与电动机系统的组合
3、，解决使用蓄电池行驶距离太短的问题，及大量减少油量消耗，并降低排气污染。，现在已经实用化，复合动力汽车已量产在道路上行驶了。 4复合电动巴士采用排气量较小、效率高且污染低的柴油发动帆，带动发电机发电，除输出电力给电动机以驱动车轮转动外，还可以对蓄电池组充电。 5THS发动机与电机的组合，系利用彼此的优点，并互补缺点，以期最低油耗与污染且不失其动力性能。,丰田复合动力系统的构造与作用一、THS的基本组合,1搭配小型汽油发动机的复合动力系统的基本组合分为串联式、并联式与并联式搭配串联式之复联式等三种方法。,丰田复合动力系统的构造与作用一、THS的基本组合,搭配小型汽油发动机的复合动力系统的基本组合
4、。 串联式复合动力系统的组合:(如图42所示) 由发动机、发电机、电机、蓄电池及变流器等组成。汽油发动机只用来带动发电机，发出的电力使电机驱动车轮。因此可采用小功串的发动机，且可在效率最佳的定速下运转，使车辆一边行驶，一边有效率的充电。,丰田复合动力系统的构造与作用 一、THS的基本组合,3并联式复合动力系统的组合: (如图43所示) 由发动机、电机发电机、蓄电池及变流器等组成。由汽油发动机与电机共同驱动车轮。可配合状况使用两种驱动力，以弥补单一输出的缺点。车辆也可以一边行驶，一边对蓄电池组充电。,丰田复合动力系统的构造与作用 一、THS的基本组合,4复联式复合动力系统:为并联式搭配串联式之的
5、组合，(如图4，4所示)， 由发动机、动力分配机构、减速器、发电机、电机、蓄电池及变流器等组成。使用1.500mL直列四缸高效率发动机，电机为交流永久磁铁式，蓄电池为镍氢蓄电池。汽油发动机为基本的动力来源，发动机的动力由动力分配机构分成车轮的驱动力与发电机的驱动力。而发电机的电力除了使电机驱动车轮外，并经变流器变换成为直流电后，储存在高电压蓄电池。并联式与串联式驱动 方式的组合，使两者的长处分别发挥到最大极限。,丰田复合动力系统的构造与作用二、THS的构造-1高效率汽油发动机,1高效率汽油发动机：为1,500mL直列四缸DOHC汽油发动机，压缩比135：1，最高转速4,000rmin，最大转矩
6、104kgm4,000rmin，最大功率43kW4,000rmin。 与一般15L发动机的最大转矩140k8m与最大功率75kW相比，其转矩与功率值偏低， 但本发动机是在高效率领域才作用，并不是在强调转矩及功率值， 电机辅动发动机得到高输出，行 驶性能仍十分优异。 本发动机采用的丰田汽车发动机新科技，很多项目在丰田汽车国产化的COROLLAALTIS上都可以看到。,丰田复合动力系统的构造与作用二、THS的构造- 1高效率汽油发动机 (1)发动机本体方面,采用阿特金森循环：为热效率很高之循环， 马自达汽车闻名于 世的米勒循环发动机，就是阿特金森循环改良后的实际应用例。 高燃油效率阿特金森循环发动
7、机只在燃油经济性良好的状态下才运转， 其燃油效率比传统式发动机大幅提升80，加上减速与制动时能源回收再生所提升的20%燃油效率，总计100，与传统式汽油发动机比较，有二倍的省油性。 此发动机在日本1015Mode形态测试下， 油耗为28kmL，约为丰田汽车其他1.5L AT汽车的两倍。,丰田复合动力系统的构造与作用二、THS的构造- 1高效率汽油发动机 (1)发动机本体方面,VVT-i：智慧型可变气门正时系统， 进气门正时在曲轴角度40内连续可变，达到省 油、低污染，低、中转速转矩提高等优点，COROLLA ALTIS已采用。 气门挺杆：采用轻量化无垫片式，因此调整气门间隙时必须更换不同厚度的
8、气门挺杆，以每002mm为一单位，总共有35种不同尺寸的气门挺杆可供选择，COROLLAALTIS已采用。,丰田复合动力系统的构造与作用二、THS的构造- 1高效率汽油发动机 (1)发动机本体方面,进排气门夹角：进排气门夹角缩小，为335，可缩小气缸盖尺寸，及获得较佳的进气效率， 如图45所示，COROLLAALTIS也已采用。 活塞顶面形状设计成斜面挤压式形状，挤压斜面沿燃烧室壁倾斜 ,能改善进气流速，及造成强大涡流； 如图45所示，COROLLAALTIS也已采用。,丰田复合动力系统的构造与作用二、THS的构造- 1高效率汽油发动机 (1)发动机本体方面,正时链条：采用8mm间距的滚柱式链
9、条，使发动机简小化 利用机油喷嘴喷油润滑，以达到噪声小，及使用寿命延长的目的，如图46所示，COROLLAALTIS也已采用。 偏置式曲轴：曲轴中心线向动力冲 击面偏置，距气缸孔中心线12mm，以减少最大燃烧压力时的侧推力，且低转速与低负荷时的最大压缩压力也可获得改善。 最高转速：限制在4,000rmin，故 强度可比高转速发动机低，使用的零件较小，质量较轻，如曲轴外径较小，活塞环张力与气门弹簧力也较弱，可减少许多摩擦损失。,丰田复合动力系统的构造与作用 二、THS的构造- 1高效率汽油发动机 (2)汽油喷射系统方面,电子控制式节气门：以电机经齿轮，以驱动节气门的开闭。 4孔喷油器：以达到高雾
10、化的效果。 燃油系统无回油管设计：压力调节器装在油箱内，可简化管路，减少零件数量；并采用低耗电式油泵，节省电力， 如图47所示，COROLLAALTIS也已采用 空气流量计：热线式，外壳塑胶制，质量非常轻，嵌入在空气滤清器的下方,丰田复合动力系统的构造与作用 二、THS的构造- 1高效率汽油发动机 (3)点火系统方面,采用丰田直接点火系统： 线圈装在各缸火花塞上，各缸点火线圈上方均有点火器，：无高压线的干扰，如图.8所示。点火正时精确，且不必对正点火正时，COROLLAALTIS也已采用,丰田复合动力系统的构造与作用二、THS的构造-2复合动力驱动变速箱,复合动力驱动变速箱以动力分配机构与减速
11、器为主，但发电机与电机也组合在一起，如图49所示。来自发动机的动力由动力分配机构分成两边，输出轴的这一边为电机和车轮，另一边与发电机连接。 也就是说发动机的动力是经由机械与电力 这两条路线传达，可当做无级变速器使用。,丰田复合动力系统的构造与作用 二、THS的构造-2复合动力驱动变速箱,(1)动力分配机构 动力分配机构使用行星齿轮，其构造如图410所示。 发动机的动力传达到直接连结的行星齿轮，通过小齿轮，分配在环形齿轮与太阳齿轮上。 环形齿轮旋转轴与电机连接，通过变速器将驱动力传递到车轮。 太阳齿轮的旋转轴与发电机直接连接。,丰田复合动力系统的构造与作用二、THS的构造-2复合动力驱动变速箱,
12、(2)减速器：利用一对减速齿轮，以达到减速及增强转矩的作用。 (3)电机：电机采用交流永久磁铁式，与直流电机以及交流诱导电机比较，具有体积小且高效率的特征。交流形的维修性比直流形高，还可以当做发动机的辅助动力来源， 在某些运转条件下，可以当做发电机使用。电机的驱动电压为288V。 (4)发电机：发电机与电机一样是交流永久磁铁式。作为蓄电池充电与电机驱动用电力的发电机，也可以当做发动机起动用的起动电机。,丰田复合动力系统的构造与作用二、THS的构造- 3变流器,变流器: 将蓄电池的直流电，变换成电机驱动用的交流电， 将发电机的交流电变换成蓄电池充电时需要的直流电压288V。,丰田复合动力系统的构
13、造与作用二、THS的构造- 4蓄电池,THS的组成如图411所示。,丰田复合动力系统的构造与作用二、THS的构造- 4蓄电池,(2)高压蓄电池装在后行李舱内，蓄电池盒内除了蓄电池外，还有蓄电池ECU、系统主继电器(SMR)及冷却风扇等。 (3)蓄电池采用密封形镍氢蓄电池，成本高仍是最大问 题。 蓄电池内每组有6个12V的小电池串联在一起，共有40组，分装在二个蓄电池架上串联一起，总电压为288V， 如图412所示。在两个固定器间有维修插头，当高压电路检修时， 拔除维修插头，以维护工作安全,丰田复合动力系统的构造与作用二、THS的构造- 4蓄电池,(4)车辆起步或加速时蓄电池放电，减速或制动时蓄
14、电池充电，充放电作用不断反复进行。 当蓄电池电力不足时，Hybrid ECU通知ECM，使节气门开度大些，增加发动机动力能至蓄电池充电所需要值。 HybridECU精确控制蓄电池充放电的时机,蓄电池电容量被控制在60左右，稳定使用蓄电池的结果，使蓄电池的可靠性及耐久性提高,丰田复合动力系统的构造与作用三、THS的作用,1.起步与轻负荷时：串联式驱动方式。 起步、极低速行驶或缓慢下坡时等发动机效率较差的范围时，切断燃料供应，使发动机停止运转，改由蓄电池供给电力，使电机驱动车轮行驶。如图413所示的“A”传动路线。,丰田复合动力系统的构造与作用三、THS的作用,2一般行驶时：并联式驱动方式 发动机
15、的动力由动力分配机构分成两个传动路线，如图414所示。“B”传动路线直接驱动车轮；C传动路线则是带动发电机发电，以此电力使电机辅助驱动车轮。两者间的分配比例由电脑控制，以达到最佳的效率。,丰田复合动力系统的构造与作用三、THS的作用,3全开加速时：也是并联式驱动方式 以一般行驶时的状态，再加上由蓄电池供给电力，使电机驱动车轮等三方面同时驱动车轮，此日驱动力最强，如图415所示。,丰田复合动力系统的构造与作用三、THS的作用,4.减速与制动时： 减速与制动时。反向由车轮驱动电机，如D”传动路线,此时电机变发电机的功能，进行回生发电，将回收的能源储存在镍氢蓄电池中，图4.16示,效率提高20%。,丰田复合动力系统的构造与作用三、THS的作用,5蓄电池充电： 蓄电池被控制在必须维持一定比例的充电状态，当充电不足时，利用发动机带动发电机，如“E”传动路线，将蓄电池充电到正常状态，如图417所示。,丰田新代复合动力系统THS-C,1采用独立皮带式的连续无级变速器(CVT)，因此整个系统称为THS-C，为4WD系统，应用在HV-M4的概念车上，整个系统的组成如图418所示。,丰田新代复合动力系统2.THS-C的作用,(1)起步时：汽车停止时发动机熄火。起步时，由蓄电池电力供应前后电机，带动前、后车轮，以四轮驱动方式行驶，
