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全新凯美瑞轿车已于2011年12月上市。该车表现出了让人惊叹的操纵响应性和燃油经济性,这些都得益于工程师们将发动机与传动系统作为一个整体来加以考虑,使整车的动力性能实现了优化。
动力方面该车使用了排量为2.5L的5AR-FE型发动机,加上全新的6挡手白一体变速器,这样使得该车在原有车型动力系统之上得到了全面提升。这款发动机的最大功率由2.4L发动机的123kW提升至135kW,提升幅度达到10%。同时。最大扭矩也达到235N·m。而百公里油耗却仅为7.6L,下降24%。该车零至百公里加速时间为9.4s,可以媲美3.0L排量的车型,综合工况油耗却要低于某些2.0L的车型。为使广大读者及时了解该车型的技术动态,在此对其主要的技术亮点作简要介绍。
1 发动机
(1)缸体
该车型发动机缸体的水道内增加了隔离垫(图1),这使得贴近缸壁处的冷却液流速有所增加,而流量有所减小。这样,发动机缸壁的散热会更加均匀,且散热效率更高。同时,还可避免由于缸壁的某些部位过度散热,而导致此处由于机油黏度高造成的摩擦力加大,从而减小活塞的摩擦阻力。
(2)曲轴瓦
曲轴瓦改变了机油槽的形状,使机油泄漏量减少,从而减轻了机油泵的负担。
(3)平衡轴
2个平衡轴的从动齿轮均采用树脂齿轮,有效地抑制了齿轮噪声。
(3)消声器
消音器采用了气路控制系统(图2),在发动机低负荷运转时,使用小流量强消音气路。在发动机中、高负荷运转时使用大流量弱消音气路。这样既保证车辆在交通拥堵时能够更安静地行驶,又保证在车辆加速时得到更为强劲的动力。
(4)火花塞
该车发动机采用螺纹加长型火花塞,这样可以提高缸盖对火花塞的冷却效果。
(5)发电机
发电机定子线圈的导线采用了方形截面导线(图3),有效地利用了线槽空间,使导线的截面积增加,提高了发电机的功率容量。同时,由于导线与导线、导线与铁芯之间的接触面积增加,散热性得到改善,延长了发电机的使用寿命。
发电机的胶带轮增加了单向离合器,消除了发电机转子的转动惯性。同时,由于离合器的缓冲作用可以防止多楔胶带打滑,从而减小胶带的张力,降低功率损耗。
(6)起动保持功能
起动时,当发动机转速超过特定值后,发动机控制单元便判定发动机已起动,并立即输出停止起动信号,避免起动机作无谓的运转。
2 变速器
该车搭载的变速器型号为U760E,由2套行星齿轮机构形成6个前进挡(图4)。
(1)变矩器
经过结构的优化设计,变矩器的泵轮及涡轮的截面宽度比起U250E都有所减小(图5),从而可以得到更高的扭矩传递容量。同时该变矩器的扭矩放大能力也可以达到一个较高的水平,其失速时的变矩比可达1-85。
(2)液压控制单元
该款变速器将液压控制单元中的开关电磁阀、调压电磁阀和控制阀集成为一体(图6),大大简化了油路,提高了系统的可靠性,同时也使换挡响应速度更快,中击更小。
(3)柔性起步控制
车辆开始起步时,柔性起步控功能开始起作用(图7),它降低了发动机转速与涡轮转速的差值,从而既提升了燃油经济性又不影响车辆起步的平顺性。
3 动力系统协同控制
所谓动力系统协同控制,是将发动机和传动系统作为一个整体来加以优化控制,使整车的性能更为优越。
(1)加速时的节气门控制
加速时的节气门控制是在车速提升的初始阶段,对节气门的动作进行适当的修正(图8)。当驾驶员踩下加速踏板希望车辆加速时,在初始阶段为了克服车辆的惯性,节气门开度会高于加速踏板的指令开度,这是为了提高发动机在每个工作循环内的输出扭矩增量的管理,使车辆获得足够的加速度。当车辆达到预期车速后,为避免进气气流的惯性使发动机输出扭矩不能及时降低,紧接着节气门开度又会暂时低于指令开度。这样的控制方式,使车辆的整个加速过程更为敏捌顺畅。
(2)减速控制
在车辆减速过程中,如果驾驶员能够控制加速踏板缓慢地抬起,那么变速器会自动通过升挡来减小车辆的牵引力(图9),从而实现平顺减速的目的。此外,当车辆再次加速时,变速器已经预备了高位挡,从而减小了行驶中的顿挫感。
(3)发动机制动控制
当车辆处于发动机制动过程中,变速器会通过及时降挡来调整发动机的转速,以延长发动机的断油时间(图10),降低燃油损耗。
(4)快速升挡控制
当变速器收到升挡请求信号后,发动机通过断油方式迅速取消扭矩输出,使变速器能够在最低扭矩的条件下以较短的时间完成升挡过程(图11)。
(5)快速降挡控制
当变速器控制单元收到降挡请求信号后,发动机通过适当地增加扭矩输出,使变速器能够在较短的时间完成降挡过程(图12),并且不产生过强的发动机制动感。
(6)空挡控制
在车辆以D挡位临时停车时,传动系统会自动脱开与发动机的连接,从而提高车辆的燃油经济性,并延长变速器的使用寿命。
4 车身电气系统
(1)电源分配控制单元
电源分配控制单元中的电源控制器件采用了固态继电器,这使得整个控制单元的体积和质量都有大幅降低(图13)。采用固态继电器还可以提高系统的可靠性,同时增加了控制的灵活性。
①电流过载保护
当某一电路的电流出现载过时,固态继电器可以立即切断该路的电源。当故障排除后可自动回复。
以前雾灯为例,当控制单元发现这一电路中的电流出现过载时,会立即切断该路的电源,从而有效地保护了车辆的线束。
②电路故障检查
当某一路用电器的电路出现故障时,可以通过测量电源分配控制单元的诊断端子电压变化来界定故障的范围(图14)。例如当控制单元及电源之路CH1出现故障时,可以由低电平持续时间由1s变为3s来做出判断。
动力方面该车使用了排量为2.5L的5AR-FE型发动机,加上全新的6挡手白一体变速器,这样使得该车在原有车型动力系统之上得到了全面提升。这款发动机的最大功率由2.4L发动机的123kW提升至135kW,提升幅度达到10%。同时。最大扭矩也达到235N·m。而百公里油耗却仅为7.6L,下降24%。该车零至百公里加速时间为9.4s,可以媲美3.0L排量的车型,综合工况油耗却要低于某些2.0L的车型。为使广大读者及时了解该车型的技术动态,在此对其主要的技术亮点作简要介绍。
1 发动机
(1)缸体
该车型发动机缸体的水道内增加了隔离垫(图1),这使得贴近缸壁处的冷却液流速有所增加,而流量有所减小。这样,发动机缸壁的散热会更加均匀,且散热效率更高。同时,还可避免由于缸壁的某些部位过度散热,而导致此处由于机油黏度高造成的摩擦力加大,从而减小活塞的摩擦阻力。
(2)曲轴瓦
曲轴瓦改变了机油槽的形状,使机油泄漏量减少,从而减轻了机油泵的负担。
(3)平衡轴
2个平衡轴的从动齿轮均采用树脂齿轮,有效地抑制了齿轮噪声。
(3)消声器
消音器采用了气路控制系统(图2),在发动机低负荷运转时,使用小流量强消音气路。在发动机中、高负荷运转时使用大流量弱消音气路。这样既保证车辆在交通拥堵时能够更安静地行驶,又保证在车辆加速时得到更为强劲的动力。
(4)火花塞
该车发动机采用螺纹加长型火花塞,这样可以提高缸盖对火花塞的冷却效果。
(5)发电机
发电机定子线圈的导线采用了方形截面导线(图3),有效地利用了线槽空间,使导线的截面积增加,提高了发电机的功率容量。同时,由于导线与导线、导线与铁芯之间的接触面积增加,散热性得到改善,延长了发电机的使用寿命。
发电机的胶带轮增加了单向离合器,消除了发电机转子的转动惯性。同时,由于离合器的缓冲作用可以防止多楔胶带打滑,从而减小胶带的张力,降低功率损耗。
(6)起动保持功能
起动时,当发动机转速超过特定值后,发动机控制单元便判定发动机已起动,并立即输出停止起动信号,避免起动机作无谓的运转。
2 变速器
该车搭载的变速器型号为U760E,由2套行星齿轮机构形成6个前进挡(图4)。
(1)变矩器
经过结构的优化设计,变矩器的泵轮及涡轮的截面宽度比起U250E都有所减小(图5),从而可以得到更高的扭矩传递容量。同时该变矩器的扭矩放大能力也可以达到一个较高的水平,其失速时的变矩比可达1-85。
(2)液压控制单元
该款变速器将液压控制单元中的开关电磁阀、调压电磁阀和控制阀集成为一体(图6),大大简化了油路,提高了系统的可靠性,同时也使换挡响应速度更快,中击更小。
(3)柔性起步控制
车辆开始起步时,柔性起步控功能开始起作用(图7),它降低了发动机转速与涡轮转速的差值,从而既提升了燃油经济性又不影响车辆起步的平顺性。
3 动力系统协同控制
所谓动力系统协同控制,是将发动机和传动系统作为一个整体来加以优化控制,使整车的性能更为优越。
(1)加速时的节气门控制
加速时的节气门控制是在车速提升的初始阶段,对节气门的动作进行适当的修正(图8)。当驾驶员踩下加速踏板希望车辆加速时,在初始阶段为了克服车辆的惯性,节气门开度会高于加速踏板的指令开度,这是为了提高发动机在每个工作循环内的输出扭矩增量的管理,使车辆获得足够的加速度。当车辆达到预期车速后,为避免进气气流的惯性使发动机输出扭矩不能及时降低,紧接着节气门开度又会暂时低于指令开度。这样的控制方式,使车辆的整个加速过程更为敏捌顺畅。
(2)减速控制
在车辆减速过程中,如果驾驶员能够控制加速踏板缓慢地抬起,那么变速器会自动通过升挡来减小车辆的牵引力(图9),从而实现平顺减速的目的。此外,当车辆再次加速时,变速器已经预备了高位挡,从而减小了行驶中的顿挫感。
(3)发动机制动控制
当车辆处于发动机制动过程中,变速器会通过及时降挡来调整发动机的转速,以延长发动机的断油时间(图10),降低燃油损耗。
(4)快速升挡控制
当变速器收到升挡请求信号后,发动机通过断油方式迅速取消扭矩输出,使变速器能够在最低扭矩的条件下以较短的时间完成升挡过程(图11)。
(5)快速降挡控制
当变速器控制单元收到降挡请求信号后,发动机通过适当地增加扭矩输出,使变速器能够在较短的时间完成降挡过程(图12),并且不产生过强的发动机制动感。
(6)空挡控制
在车辆以D挡位临时停车时,传动系统会自动脱开与发动机的连接,从而提高车辆的燃油经济性,并延长变速器的使用寿命。
4 车身电气系统
(1)电源分配控制单元
电源分配控制单元中的电源控制器件采用了固态继电器,这使得整个控制单元的体积和质量都有大幅降低(图13)。采用固态继电器还可以提高系统的可靠性,同时增加了控制的灵活性。
①电流过载保护
当某一电路的电流出现载过时,固态继电器可以立即切断该路的电源。当故障排除后可自动回复。
以前雾灯为例,当控制单元发现这一电路中的电流出现过载时,会立即切断该路的电源,从而有效地保护了车辆的线束。
②电路故障检查
当某一路用电器的电路出现故障时,可以通过测量电源分配控制单元的诊断端子电压变化来界定故障的范围(图14)。例如当控制单元及电源之路CH1出现故障时,可以由低电平持续时间由1s变为3s来做出判断。