普锐斯混合动力发动机解剖台架.docx
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普锐斯混合动力发动机解剖台架
第二部分实训指导手册
项目一 TOYOTA油电混合动力系统及其控制认识
一、实训目的与要求
1、认识丰田混合动力系统动力传递过程。
2、认识丰田混合动力系统电子控制工作原理。
二、使用教具、仪器设备和工、量具
1、丰田发动机维修常用工具。
2、丰田混合动力系统解剖台架。
三、实训内容和步骤
综合以往的混合动力系统的优点，有很多方法可以组合电动机和发动机，而TOYOTA油电混合动力系统采用的是“混联式混合动力”。
该系统组合了我们在过去开发的“串联式混合动力系统”以及构造完全不同的“并联式混合动力系统”，是一个综合双方优点的理想系统。
TOYOTA油电混合动力系统采用的是“混联式混合动力”的同时，还利用最尖端的技术开发并改良了驱动系统、发电系统和控制系统，具有许多以往的传动系统所无法比拟的优点。
混联式混合动力是利用电动机和发动机来驱动车轮，并可用发电机来发电及自行充电。
混联式混合动力利用电动机和发动机这两个动力来驱动车轮，同时电动机在行驶当中还可以发电。
根据行驶条件的不同，可以仅靠电动机驱动力来行驶，或者利用发动机和电动机驱动行驶。
另外还安装有发电机，所以可以一边行驶，一边给Hv蓄电池充电。
基本结构由电动机、发动机、HV蓄电池、发电机、动力分离装置、电子控制单元（变压器、转换器）组成。
利用动力分离装置将发动机的动力分成两份，一部分用来直接驱动车轮，另一部分用来发电，给电动机供应电力和HV蓄电池充电。
电动机擅长从低速带开始发挥威力，而发动机则在高速带大显身手。
本系统通过理想地控制二者，可在所有条件下提供高效率的行驶。
TOYOTA油电混合动力系统中还采用了其它许多最尖端的技术，将驱动系统、发电系统、控制系统进行开发和改良，获得了众多以往的传动系所无法比拟的优点。
ECU是集中控制车辆中各种系统的电子装置，可称为汽车的大脑。
为了实现安全、舒适、高效率行驶，TOYOTA油电混合动力系统采用EUC实时监控汽车各系统的运转情况和能量消耗情况，进行精密且高速的综合控制。
·监控混合动力组成部分（混合动力系统的发动机、发电机、电动机、HV蓄电池）的运转状态。
·监控通过汽车的控制网络传来的制动信息。
·监控从驾驶者发出的指令（加速踏板开度、变档位置）。
·监控辅助驾驶设备（如空调、加热器、前照灯、导向系统等）的能量消耗。
·综合以上的监控结果，电子控制各系统，以实现安全、舒适和最高效率的行驶。
四．实训操作注意事项
1．安装12V蓄电池接头时，注意要分清正负极，防止电路反接短路事故；
2．发动机工作时，注意不要伸手或者工具到减速电机和飞轮位置，防止伤害事故发生；
3．混合动力系统演示过程中，不得伸手或工具进入发动机解剖面内，防止损坏事故发生；
4．台架带220V强电，小心触电事故发生；
5．当发动机正在进行故障检修时，注意其他学生绝对不能通电，防止发动机转动做成伤人事故发生；
6．检查元器件线路时，要求使用数字式万用表，增加准确度；
7．不得使用铁锤敲打发动机任何部位，防止振裂外壳；
8．台架保险烧断更换时，要严格按照原来有保险要求，更换相同规格的保险丝，如果更换不正确，容易损坏线路。
五、考核时间、配分、评分标准
考核时间：
30min
序号
考核标准
配分
评分标准
考核记录
扣分
得分
1
正确使用工具、仪器
10
仪器使用不当扣10分
工具使用不当酌情扣分
2
认识丰田混合动力系统动力传递过程
40
不认识系统一个元器件扣5分，根据系统认识情况给分
3
认识丰田混合动力系统电子控制工作原理
40
不认识系统一个元器件扣5分，根据系统认识情况给分
4
遵守安全操作规程，操作现场整洁
10
违规操作规程一次扣2分，扣完为止
安全用电，防火，无人身、设备事故
因违规操作发生重大人身和设备事故，此题按0发计
5
分数总计
100
六、实验报告
1．画出丰田混合动力系统动力传递过程图；
2．画出丰田混合动力系统电子控制工作原理图。
项目二 TOYOTA油电混合动力系统部件认识
一、实训目的与要求
1、认识丰田混合动力系统各部件。
2、认识丰田混合动力系统各部件工作原理。
二、使用教具、仪器设备和工、量具
1、丰田发动机维修常用工具。
2、丰田混合动力系统解剖台架。
三、实训内容和步骤
1．HV（镍氢）蓄电池认识
安装在TOYOTA油电混合动力系统上的高输出镍氢蓄电池具有高输入输出密度（每重量的输出）和重量轻、寿命长等特点。
无需利用外界电源进行充电，也无需定期交换。
全新设计了以往的电极材料及单电池（一个HV蓄电池）之间的连接结构，减少了HV蓄电池的内部电阻，因此安装在Prius普锐斯上的电池单元实现了约540W／kg的输入输出密度，居世界最高水平。
另外，还使用车辆加速时的放电、减速时的再生制动器、以及用发动机行驶时产生的剩余能量来进行充电，从而累积充电放电电流，使充电状态保持稳定。
不会出现放电过多或多余充电等现象，使用寿命非常长。
2．高输出功率电动机认识
电动机
TOYOTA油电混合动力系统的电动机中采用了交流同步原动机。
该装置一直到高旋转带都可高效地产生高扭矩，同时可任意控制转数和产生的扭矩。
另外它还拥有小型、轻量、高效等特点，具有优秀的动力性能，可进行顺畅的启动、加速等各种操作。
采用三相交流方式。
根据行驶情况准确地控制旋转磁场和旋转磁石的角度。
将转子内的永久磁石排列成理想的V字形。
[规格]
最大电压：
500V
最大输出功率：
50kw（68PS）／1200一1540r．p．m
最大扭矩：
400Nm（408kgm）／0—1200r．p．m
3．动力控制单元认识
拥有直流／交流变压器和可变电压转换器的动力控制单元
使用电动机行驶的TOYOTA油电混合动力系统中安装有由变压器、可变电压系统、DC／DC转换器组成的动力控制单元。
<变压器>
将HV蓄电池的直流电流转换成电动机和发电机使用的交流电流。
另外也将发电机和电动机发出的交流电流转换成可供HV蓄电池充电的直流电流。
<可变电压系统>
可根据需要将电动机和发电机的电源电压进行无级升压，由一般情况下的DC201．6V最大升至DC650V。
这意味着由小电流可提供大的电力供给，发挥高输出电动机的性能，提供系统整体的效率。
同时这也意味着变压器将变得更小更轻。
将HV蓄电池和发电机发出的201．6V直流电流减压至12V，以供车辆的辅助设备、电子部件ECU作为电源使用。
Highlander混合动力车的数值。
Prius普锐斯的数值。
4．汽油发动机认识
低油耗、高输出的发动机
TOYOTA油电混合动力系统中安装的发动机与以往机型相比，具有低油耗，高输出的特性。
例如Prius普锐斯中配备的1NZ—FXE具有以下特点：
<高膨胀比循环>
1NZ—FXE应用了高膨胀比循环的代表性系统“艾金森循环”，是追求高效率的1.5L发动机。
缩小燃烧室容积，以提高膨胀比
（1），即等待爆发压力在充分降低后才进行排气，由此充分利用爆发能量。
<高旋转化>
将发动机的最高转数升至5000r.p.m，提高了输出功率。
在减少摩擦损失的同时提高了最高转数，所以既加大了加速时的驱动力，又实现了低油耗。
运转部件的重量更轻。
活塞环的张力更小。
气门弹簧的反弹力更小。
<采用VVT—i3>
采用VVT-i3，可根据行驶状况细微地调节进气阀的工作时间。
可在各种旋转带进行高效燃烧，为提高输出功率，降低油耗作出贡献。
1膨胀比：
（膨胀行程容积+燃烧室容积）／燃烧室容积
2Hlghiander中没有采用
3VVT—l：
VarlableValveTImlllg111tellIgent
4日本规格的数值
5．动力分离装置认识
TOYOTA油电混合动力系统中安装有动力分离装置，可将发动机产生的动力分配给驱动轮和发电机。
采用由齿环、小齿轮、太阳齿轮、行星支架组成的行星齿轮，高效率地分配动力。
1．行星支架的旋转轴与发动机连接，通过小齿轮带动外围的齿环和内侧的太阳齿轮。
2．小齿轮旋转轴直接和电动机连接，将驱动力传给车轮。
太阳齿轮旋转轴直接和发动机连接，将发动机的动力转换为电能。
发电机认识
发电机
TOYOTA油电混合动力系统采用和电动机相同的交流同步型发电机，
并且实现了高旋转化，提高了最大输出电力。
另外还通过加大转子的强度，将最大发电的旋转带扩大到10000r．pm．。
通过采用交流同步和高旋转化，在一边发电一边行驶的同时，可供给中速带所需的大量电力。
TOYOTA提高了由中低速到中速带的加速性能，实现了和高输出电动机、发动机的最佳组合。
四．实训操作注意事项
1．安装12V蓄电池接头时，注意要分清正负极，防止电路反接短路事故；
2．发动机工作时，注意不要伸手或者工具到减速电机和飞轮位置，防止伤害事故发生；
3．混合动力系统演示过程中，不得伸手或工具进入发动机解剖面内，防止损坏事故发生；
4．台架带220V强电，小心触电事故发生；
5．当发动机正在进行故障检修时，注意其他学生绝对不能通电，防止发动机转动做成伤人事故发生；
6．检查元器件线路时，要求使用数字式万用表，增加准确度；
7．不得使用铁锤敲打发动机任何部位，防止振裂外壳；
8．台架保险烧断更换时，要严格按照原来有保险要求，更换相同规格的保险丝，如果更换不正确，容易损坏线路。
五、考核时间、配分、评分标准
考核时间：
30min
序号
考核标准
配分
评分标准
考核记录
扣分
得分
1
正确使用工具、仪器
10
仪器使用不当扣10分
工具使用不当酌情扣分
2
HV（镍氢）蓄电池认识部件认识
15
不认识一个元器件扣5分，根据元器件认识情况给分
3
高输出功率电动机认识
15
不认识一个元器件扣5分，根据元器件认识情况给分
4
动力控制单元部件认识
15
不认识一个元器件扣5分，根据元器件认识情况给分
5
混合动力发动机认识
15
不认识一个元器件扣5分，根据元器件认识情况给分
6
动力分离装置部件认识
20
不认识一个元器件扣5分，根据元器件认识情况给分
7
遵守安全操作规程，操作现场整洁
10
违规操作规程一次扣2分，扣完为止
安全用电，防火，无人身、设备事故
因违规操作发生重大人身和设备事故，此题按0发计
8
分数总计
100
六、实验报告
说明丰田混合动力系统各部件功能。
项目三 TOYOTA油电混合动力系统再生制动认识
一、实训目的与要求
1、认识丰田油电混合动力系统再生制动工作原理。
二、使用教具、仪器设备和工、量具
1、丰田发动机维修常用工具。
2、丰田混合动力系统解剖台架。
三、实训内容和步骤
TOYOTA油电混合动力系统中采用了“再生制动器”，它利用电动机的发电来再次利用动能。
电动机通常在通电后开始转动，但是相反地让外界力量带动电动机旋转时，它又可作为发电机来发电。
因此，利用驱动轮的旋转力带动电动机发电，在给HV蓄电池充电的同时，又可利用发电时的电阻来减速。
该系统在制动时与液压制动器同时控制再生制动器，完美的将原来在减速中作为摩擦热散失的动能回收为行驶用能量。
城市中行驶时反复进行的调速操作具有较高的能量回收效果，所以在低速带优先使用再生制动器。
例如，Prius普锐斯在城市中行驶100km，即可再生相当于一升汽油的能量。
四．实训操作注意事项
1．安装12V蓄电池接头时，注意要分清正负极，防止电路反接短路事故；
2．发动机工作时，注意不要伸手或者工具到减速电机和飞轮位置，防止伤害事故发生；
3．混合动力系统演示过程中，不得伸手或工具进入发动机解剖面内，防止损坏事故发生；
4．台架带220V强电，小心触电事故发生；
5．当发动机正在进行故障检修时，注意其他学生绝对不能通电，防止发动机转动做成伤人事故发生；
6．检查元器件线路时，要求使用数字式万用表，增加准确度；
7．不得使用铁锤敲打发动机任何部位，防止振裂外壳；
8．台架保险烧断更换时，要严格按照原来有保险要求，更换相同规格的保险丝，如果更换不正确，容易损坏线路。
五、考核时间、配分、评分标准
考核时间：
30min
序号
考核标准
配分
评分标准
考核记录
扣分
得分
1
正确使用工具、仪器
10
仪器使用不当扣10分
工具使用不当酌情扣分
2
电动机部件及其功能认识
20
不认识一个元器件扣5分，不理解功能每处扣5分，根据元器件认识和理解程度给分
3
电动机再生制动功能认识
60
不理解工作原理不给分，根据理解程度给分
4
遵守安全操作规程，操作现场整洁
10
违规操作规程一次扣2分，扣完为止
安全用电，防火，无人身、设备事故
因违规操作发生重大人身和设备事故，此题按0发计
5
分数总计
100
六、实验报告
1．说明丰田混合动力系统再生制动工作原理；
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