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都说丰田混动技术好,到底好在哪?丰田雷凌混合动力系统技术解析

广汽丰田雷凌在国内销量也比较出众,在国外的身份是丰田美版卡罗拉,丰田在国内消费者的口碑比较不错,比较实用省心,在油电混合动力技术方面也有不少消费者叫好,那么丰田混合动力技术好在哪呢?本篇文章将通过解读广汽丰田雷凌2022款双擎1.8H E-CVT运动版车型搭载的混合动力系统,带您了解丰田混合动力系统的技术亮点。

都说丰田混动技术好,到底好在哪?丰田雷凌混合动力系统技术解析

一、丰田雷凌双擎1.8L油电混合动力系统技术解析

全新丰田雷凌双擎搭载了丰田全新一代THS混合动力系统,由1.8L自然吸气发动机配合油电混合系统提供动力输出。

丰田雷凌双擎搭载的1.8L自然吸气发动机采用了阿特金森循环,发动机的循环一般有三种,分别为奥托循环、阿特金森循环、米勒循环。

都说丰田混动技术好,到底好在哪?丰田雷凌混合动力系统技术解析

1.奥托循环

一般的发动机都具备奥托循环,奥托循环也称为四冲程循环,也就是进气、压缩、做功、排气这四个冲程,由于奥托循环下发动机的压缩比与膨胀比几乎是相等的,并且奥托循环发动机会有一定的进排气门重叠角,因此丰田在发动机上面配备了可变气门正时系统,来消除奥托循环中的进排气门重叠角的缺点,提升燃油经济性。

2.阿特金森循环

前面说到了奥托循环的压缩比与膨胀比是几乎相等的,而阿特金森循环是膨胀比大于压缩比,阿特金森循环发动机是建立在奥托循环上的,发动机要想膨胀比大于压缩比,就得在发动机的进气正时或曲轴方面做一些调整。丰田雷凌双擎搭载的1.8L发动机就应用了阿特金森循环,发动机型号为8ZR,最大功率为72kW,最大扭矩为142N·m,利用丰田的VVT-i(智能可变气门正时技术)技术实现阿特金森循环,与混合动力系统适配后,该发动机热效率高达40%。并加装了烃(HC)过滤器,进一步减少了废气排放。

VVT-i是丰田的智能可变气门正时技术名称,丰田利用VVT-i智能可变气门正时技术,控制进气门延迟关闭,来达到膨胀比大于压缩比,由于进气门延迟关闭,发动机在压缩冲程时,会有部分混合气退回进气歧管内部,因此达到了压缩比小于膨胀比的目的,提高了发动机的热效率和燃油经济性。

不过阿特金森循环发动机的缺点也明显,那就是在一定负荷下扭矩输出小于奥托循环发动机,因此阿特金森循环发动机更适合混合动力系统。这就是下面即将要讲到的丰田全新一代THS混合动力系统。

3.米勒循环

米勒循环与阿特金森循环具有相同的特点,也就是膨胀比大于压缩比,米勒循环是通过可变气门正时或气门升程等技术来实现的,利用可变气门正时或气门升程技术,控制进气门晚关或早关,通过减少发动机的进气量,来降低压缩比小于膨胀比。从而提升车辆的燃油经济性。

二、丰田全新一代THS混合动力系统

丰田雷凌双擎搭载了丰田全新一代THS II混合动力系统,THS全称Toyota Hybrid System ,丰田THS混合动力系统从1997年就开始量产了。首次应用于丰田普锐斯车型上,到现在已经有20多年的历史,已经发展到丰田THS II混合动力系统了,也就是第二代THS混合动力系统,也有称为第四代THS II混合动力系统,其实也就是丰田最新的THS II混合动力系统。

前面说到了1.8L阿特金森循环发动机的缺点是在一定的负荷时,发动机输出扭矩相比奥托循环发动机较小,但是阿特金森循环发动机热效率比奥托循环发动机高,因此,更适合与混合动力系统装配,特别是车辆起步时或者提速时需要较大的扭矩,而丰田雷凌双擎车辆起步时采用电机起步,一般时速50km/h以内纯电行驶(视电池电量及驾驶状态而定),由于电机带动车辆起步,因此弥补了发动机高负荷状态下,发动机输出扭矩不足的缺点。丰田雷凌双擎的系统综合功率达到了90kW,发动机最大扭矩142N·m,电动机最大扭矩163N·m。

当车辆处于高速巡航时,车辆发动机处于中低负荷状态,需要的扭矩并不高,因此丰田1.8L阿特金森循环发动机的优点在此时就体现出来了,配合丰田全新一代THS混合动力系统,并采用了电子水泵和电动压缩机,无需发动机带动,综合来讲提高了车辆的燃油经济性。

三、丰田全新一代THS混合动力系统作用及组成部件

丰田THS II混合动力系统由发动机、镍氢电池、动力控制单元、MG1(小型化高功率电动机/ 发电机/引擎启动机/发动机输出连续变速的控制电机)、MG2(小型化高功率动力电动机)、单行星齿轮结构的动力切换器(动力分流装置)、单向离合器、主减速器等组成。

丰田全新一代THS II混合动力系统采用了全新的布局方式,上一代的MG1电机和MG2电机采用了双行星排布局,新一代则采用了平行轴布局,与前一代双行星排的布局相比,平行轴布置减小了轴向尺寸和重量,提升了车辆的燃油经济性。

1、MG1电机的作用

MG1电机采用了小型化高功率电动机,具有引擎启动机、发电机、发动机输出连续变速的控制电机的作用。简单地讲就是可以启动发动机,也可以作为发电机对车辆的高压电瓶进行充电,为MG2电机提供电源。同时MG1 运行时,使动力分配行星齿轮机构的传动比与车辆驾驶条件最优匹配,减少发动机的内部积碳形成。

2、MG2电机的作用

MG2电机为小型化高功率动力电动机,对车辆提供动力,同时车辆制动过程中,或未踩下加速踏板时,它将产生电力对高压电瓶进行充电,该工作称为再生制动,也就是能量回收。

3、单行星齿轮结构的动力切换器

单行星齿轮机构由太阳轮、行星齿轮、行星架、外齿轮组成,相比上一代的复合行星齿轮结构,结构更紧凑,这样的设计可以使MG1电机和MG2电机平行放置,可以适配更大排量的发动机,也可以把MG2电机功率设计的更高些。

行星齿轮机构起到了动力分流的作用,其确定发动机动力是供应给电机MG1还是用作车辆驱动力。电机MG2及其减速装置采用平行轴布局。发动机的输出轴通过一个单向离合器和一个扭转减振器与行星齿轮机构的行星架相结合,电机MG1与行星齿轮机构的太阳轮相连,电机MG2通过减速齿轮及丛动齿轮与齿圈相连。

行星齿轮机构可以将72%的扭矩分配给了外齿圈,把28%的扭矩传给了太阳轮。外齿圈通过减速齿轮连接到差速器,然后再连接到车轮驱动车辆前进。太阳轮则与MG1电机相连,发动机带动行星架,行星齿轮又带动太阳轮,使MG1电机旋转。

发动机以72%的扭矩驱动车辆,28%的扭矩推动MG1电机发电。如果车辆需要达到某一速度时,ECU控制单元会求出外齿圈的转速,然后确定发动机需要达到什么转速,MG1电机需要多少转速。

MG2电机是与动力分配器的外齿圈相连。MG2电机对来自发动机的扭矩进行补充。就相当于28%的扭矩通过电气回路又回到了车轮端,外齿圈和MG2电机一起通过减速齿轮和差速器来驱动车辆。

4、单向离合器

单向离合器的作用就是MG1电机在参与驱动作用的时候(MG1主要用来启动和发电),并不会带动发动机一起转动,同时与MG2驱动电机形成了双电机驱动,意思就是内燃机是停止工作的状态。

四、丰田全新一代THS II混合动力系统工作原理

1、当车辆停车时,发动机和电动机停止工作(念速停止),不消耗燃油,空调仍可正常使用

2、当车辆起动时,踩下油门,依靠电动机即可启动车辆。

3、当车辆正常行驶时,发动机和电动机均以理想行驶效率运行,实现低油耗行驶。在低负荷状态时,靠电动机即可实现行驶。

4、当车辆加速时,发动机与电池系统同时为车辆提供动力,进一步提升车辆整体驱动力。

5、当车辆减速时,车轮驱动电动机发电,为电池充电,实现能量的回收。

6、当需要纯电(EV)驱动模式时,按下EV驱动模式按钮,即可启动EV模式,车辆将仅靠电动机运作,以此驱动车辆,实现静谧行驶。

经过以上几种工作原理的配合,可以有效提升车辆燃油经济性。

五、丰田全新一代THS II混合动力系统搭载了哪些丰田车型

目前主要有丰田卡罗拉、丰田雷凌、丰田凯美瑞、丰田汉兰达、丰田赛那、丰田威兰达、丰田威飒、丰田亚洲龙、丰田埃尔法、丰田威尔法、丰田C-HR、丰田奕泽IZOA等混合动力车型。

总结

综上所述,丰田雷凌搭载的油电混合动力系统的燃油经济性表现不错,其混合动力系统组成也比较复杂,由于油电混合动力车型被称为节能车型,不能称为新能源车型,因此无法上绿牌,渐渐失去了油电混合光环。目前市场以插电式混合动力和增程式混合动力车型为主,油电混合动力没那么吃香了。