广汽丰田雷凌双擎车型技术解读

文：李寅虎

广汽丰田雷凌双擎车型技术解读

文：李寅虎

2015年10月29日，广汽丰田正式宣布雷凌双擎车型上市，而此前一天，一汽丰田已经宣布卡罗拉双擎车型正式上市。得益于混合动力系统零部件国产化率的大幅提高，丰田品牌的这2款孪生混合动力车型的售价有了大幅下降，最低官方指导价均为13.98万元，一改以往混合动力车型售价“高高在上”的局面。如此亲民的价格，再加上混合动力车型优异的燃油经济性，以及部分地区的购车上牌优惠政策，必将助力这2款车型的市场销售。可以预见，未来以这2款车型为代表的混合动力汽车，也将成为汽车售后市场中占有重要位置。因此，为了加深广大维修人员对这两款车型的理解，本刊在此对雷凌双擎车型的部分技术加以解读。

一、发动机

雷凌双擎车型使用的是一款新开发8ZR-FXE发动机（图1），这款发动机的基本参数如表1所示。这款发动机最大的特点就是使用了阿特金森循环。所谓阿特金斯循环，是指膨胀比大于压缩比的工作循环，以往是通过复杂的连杆机构使得活塞做功行程大于压缩行程来实现的。而在8ZR-FXE发动机中，是通过进气门“晚关”的方法，使吸入气缸的混合气再被“挤出”一些，来达到实质上的膨胀比大于压缩比。从表1中就可以看到，该发动机进气门的关闭时刻要明显晚于常规发动机。这样做最大的好处是提高了发动机热效率，节省了燃油，但带来的问题就是低转速时的输出功率和扭矩均明显低于同排量采用奥托循环的常规发动机。不过对于混合动力车型来说，电动机的扭矩特性恰好弥补了阿特金森循环发动机的不足。

8ZR-FXE发动机使用了铝制气缸体和屋脊形燃烧室，进排气门的夹角为29°。活塞同样为铝合金制造，为了降低摩擦，在每个活塞裙部都涂有树脂涂层，并且使用了低张力活塞环。配气系统采用链条驱动，凸轮轴通过液压挺柱和气门摇臂驱动进排气门，并且在进气侧配备了智能可变气门正时（VVT-i）系统（图2）。

表1 8ZR-FXE发动机的基本参数

8ZR-FXE发动机采用了电动水泵，发动机控制单元（ECM）会根据冷却液温度、发动机转速以及车速等信息，计算必要的冷却液流量从而控制水泵电机转速（图3）。这不仅可以加快暖机速度并减少冷却损失，而且由于取消了传动皮带和皮带轮，也进一步降低了发动机的功率损耗。这款发动机的冷却液容量约为5.7 L。

二、高压系统

1.混合动力驱动桥

雷凌双擎车型并没有配备常规动力车型中的变速器，虽然广告宣传中称该车使用了名为E-CVT的无级变速器，但实际上该变速器并不是采用了常见的滑轮和钢带结构，因此称之为混合动力驱动桥更为合适（图4）。这款型号为P140的混合动力驱动桥，承担了无级变速器、混合动力分配、发电机以及起动机的功能，其中包含了2个行星齿轮组（动力分配行星组和电动机减速行星组）和2个电机（MG1和MG2）。该驱动桥采用了飞溅润滑的方式，所用变速器油类型为ATF WS，油量为3.4 L，加注方法与常见的手动变速器润滑油加注方法相同。当加满润滑油时，驱动桥的总质量约为92 kg。

从驱动桥工作原理图中可以看出（图5），发动机输出轴与动力分配行星组的行星架相连，MG1与动力分配行星组的太阳轮相连，齿圈外圆则通过分配轴齿轮与差速器相连。当MG1以不同的速度旋转时，即可以实现无级变速的效果。在电动机减速行星齿轮组中，行星架是固定的，齿圈外圆同样能够驱动差速器。而MG2则与的太阳轮相连，既可以协助发动机同时驱动车辆，也能独立驱动车辆。MG2的最大输出功率为53 kW，最大输出扭矩为207 N·m，加之电动机行星减速机构2.64倍的扭矩放大作用，实际作用于差速器的最大扭矩为546 N·m。这两组行星齿轮的其他参数如表2所示。

表2 行星齿轮组参数表

2.高压电池

高压电池总成位于后备箱内后排座位下，主要包括了镍氢电池组、接线盒总成、智能控制单元、鼓风机、温度传感器、主保险以及维修塞等（图6）。电池组采用了密封型结构，其中共含有168块镍氢电池（6格×28块），单节电池的电压为1.2 V，所以电池组的总电压为201.6 V。

高压电池组在反复的充放电过程中会产生大量热量，为了保证电池良好的工作性能，专门为其配置了一套冷却系统（图7）。该系统利用一个无刷型电机向电池组提供冷却空气，鼓风机的进气口位于后排左侧座垫下，并且配有空气滤芯。此外，电池组中还有4个温度传感器，1个位于进气管路中，另外3个位于电池组内。

接线盒总成中包含有3个系统主继电器（SMRB-正极，SMRG-负极，SMRP-负极）、电抗器以及电流传感器，可以根据智能控制单元的信号控制高压电路的通断（图8）。维修人员需要注意的是不要从接线盒总成中拆卸这些电器元件。

3.变频器总成

变频器总成（图9）安置于发动机舱内，用来连接高压电池和驱动电机、电动空调压缩机以及全车的低压电网络，其工作原理如图10所示。变频器总成具有结构紧凑的特点，其中包含了升压转换器、变频器、直流转换器和控制单元灯，但总质量仅有11.4 kg。另外，变频器总成还有一套独立的冷却系统，使用丰田纯牌超级长效冷却液，含量为1.9 L，由电动冷却液泵驱动，同时这一系统也为驱动桥进行冷却（图11）。

在更换混合动力系统冷却液时，要特别注意区分冷却液排放塞和驱动桥放油塞（图12）。在加注新的冷却液时，需要使用专用诊断仪进行排气，具体方法为进入以下菜单: 动力总成——HV控制——主动测试——激活水泵。当水泵工作声音降低，或者储液罐中没有气泡出现且液位不再变化时，表示排气完成。

4.维修注意事项

维修人员在检查或维修高压系统时，务必遵循以下安全措施。

（1）关闭点火开关，将钥匙移到智能系统探测范围之外。

（2）断开行李舱内辅助蓄电池的负极端子。

（3）接触高压系统时，必须使用绝缘手套，且应保证手套没有裂纹、磨损以及其他损伤。

（4）从行李舱内的高压电池上拆下维修塞，并放在维修操作人员自己的口袋中，以保证其不会被其他人插回高压电池上。

（5）等待至少10 min，以使变频器总成内的高压电容放电。然后使用量程至少为750 V的电压表测量变频器端子电压，若为0 V则表示已经完全放电，方可进一步维修。

（6）对于断开的高压线路，需使用绝缘乙烯胶带包裹连接器。

三、控制网络

在雷凌双擎车型的控制器局域网（CAN）拓扑图如图13所示，其中采用了新的中央网关控制单元，用以连接Bus1、Bus2和Bus3。因此，在检测各总线的网络主线时，需要从中央网关控制单元连接器处测量终端电阻，而非以往的从诊断接口处测量，诊断接口处仅可以检测到V Bus主线。