大发Move拆解调研 (中):利用独创技术实现高水平的燃效与性能

追求小型轻量化的涡轮发动机与三轴齿轮系CVT

2015/03/09

概 要

ダイハツムーヴ分解調査

  刚刚刊登的大发Move拆解调研(上):可匹敌紧凑车的配置与零部件规格 (2015.3.9 No.1378),对大发Move的拆解调研 (公益财团法人广岛产业振兴机构主办的标杆活动,2015年1月21日~27日) 进行了介绍。此报告将介绍大发Move X Turbo VS版本 (第5代/2014年产:注) 的发动机与变速器。

  大发Move (第5代) 的涡轮发动机基于长行程的发动机,搭载IHI制造的世界最小涡轮增压器,反应灵敏、低中速扭矩及燃效优异。铝制缸体拥有精心设计的加强肋,具有高强度、低噪音、低振动特点的同时,努力实现轻量化。还采用树脂进气歧管及节气门体等,以实现同级别最轻量化车型为目标开发。自2006年首发以来,在竞争激烈的微型车市场保持了竞争力。

  变速器为采用大发独创技术的CVT,采用行星齿轮,具备在皮带与锥轮变速机构之前切换前进后退和减速的功能。通过该结构,可将一般CVT内部结构中的四轴减少至三轴,实现系统的小型轻量化。该行星齿轮的减速功能还能降低CVT的皮带与锥轮的转数,减少摩擦损耗,提高燃效。

  本次报告介绍该涡轮发动机与CVT单元的拆解调研结果。

(注):车型全改的第6代Move在2014年12月上市。


历史拆解报告:

大发Move (2015年3月刊登)
 (上):可匹敌紧凑车的配置与零部件规格

大众  Polo  (2014年12月刊登) 
  (上):供应商名单、发动机舱与驾驶座周边的拆解
  (下):1.2TDI涡轮柴油发动机及悬架的结构
日产 Note (2014年9月刊登)
  (上):主要安全技术与高级驾驶辅助系统
  (下):采用机械增压器的驱动单元

本田 Accord 混合动力车 (2014年2月刊登)
  (上):PCU与底盘相关零部件
  (中):电池相关零部件与电动伺服制动系统
  (下):传动系统

本田 Fit 混合动力车 (2013年12月刊登)
  (1) 电池相关零部件及电动伺服制动系统
  (2) 发动机与内置电机的7速双离合变速器

丰田 Aqua (2012年11月刊登)
  (1) 主要零部件供应商及电池相关零部件
  (2) 燃效实现35.4km/L的混合动力系统

日产 Leaf
  (1) 拆解调研(2012年2月刊登)
  (2) 主要零部件的拆解调研 (2012年9月刊登)
  (3) 解剖车的拆解调研 (2012年11月刊登)

丰田 Prius (2010年3月刊登,仅限日语)
  Prius的拆解调研

大发Move(2014款车型)的主要参数

ダイハツムーヴ ダイハツムーヴ
车辆参数 车辆/级别 大发Move X Turbo VS (特別版)+Option Smart Selection SA
价格 133万日元+Option 6万日元
尺寸 长3,395mm X 宽1,475mm X 高1,620mm
整备质量 820kg
荷载人数 4名
发动机 KF型水冷直列3缸中冷器涡轮
变速器 液力变矩器+带锁止机构的CVT
JC08模式燃效 25.20km/L


3缸DOHC12气门带中冷器的涡轮增压发动机

KF-DET型エンジン KF-DET型エンジン

  KF-DET型汽油发动机的规格为排量660cc,3缸DOHC12气门,配置带中冷器的涡轮增压器,输出功率47KW(64PS)/6400rpm,扭矩92Nm(9.4kgm)/4200rpm。是每升汽油功率达71.2KW(97PS)的高性能发动机。内径 X 行程为63mm X 70.4mm,是内径行程比为1.12的长行程型发动机,基本结构方面相对于输出功率更优先扭矩。

  横置发动机在车辆前端配置排气系统,在排气歧管后面直接安装涡轮增压器。经过涡轮增压器增压的空气在发动机上部的空冷中冷器中冷却后,输送至车辆后部的进气系统 (节气门体、进气歧管)。

 

空冷中冷器

  在发动机主体的上部配置空冷中冷器 (东洋制造),利用从发动机罩上的进气口吸入的空气,对涡轮增压器加热的进气温度进行冷却。之所以将中冷器配置在发动机主体上部,而不是前格栅内侧,是因为要通过缩短进气系统的管路,提高进气响应能力。如配置于前格栅内侧,能吸入更多冷却空气,通过降低进气温度,可实现更大的输出功率和扭矩,但该车型更优先追求响应能力的提高。

空冷インタークーラー搭載位置 空冷インタークーラー
          空冷中冷器的配套位置
  配套于发动机盖罩上部,通过从发动机罩
  上部进气导管吸入的外部空气进行冷却
空冷中冷器 (东洋制造)

 

涡轮增压器

  涡轮增压器搭载IHI制造的RHF25涡轮机。该涡轮增压器是2008年IHI为大发开发的世界最小涡轮增压器,其优势在于小型轻量、高性能。排气涡轮机的外径约为70mm,压缩机的外径约为80mm,尺寸非常小。通过缩小内部涡轮叶片的直径,提高低转速下的增压响应能力,为了与大输出功率取得平衡,转速从原先的25万rpm增加20%至31万rpm,确保了增压能力。为了满足高转速需求,对轴承部分进行改良、并提高了涡轮机和压缩机的可靠度。

IHI製RHF25ターボチャージャー 排気タービン外径は約70mm コンプレッサー外径は約80mm
IHI制造的RHF25涡轮增压器 排气涡轮机的外径约为70mm 压缩机的外径约为80mm

 

进排气气门机构

  进排气气门机构为DOHC12气门,每个汽缸各对应4个气门。2014年进行车型全改的Copen以及第6代Move采用可变气门正时机构(DVVT),但第5代Move的涡轮车型不具备该机构。第5代Move的自然吸气发动机配套车曾采用,由于共享了相关零部件,因此预留了其空间,在凸轮轴的前端采用模拟重量。

  为了取消发动机组装后的气门间隙垫片调节作业,采用无垫片气门挺杆,以减少工作量、降低成本。在组装时提供25种不同尺寸的气门挺杆,直接选择并安装尺寸合适的气门挺杆,无需利用垫片调节尺寸

排気系及び吸気系カムシャフト シムレスバルブリフターとバルブスプリング
排气系统及进气系统凸轮轴 无垫片气门挺杆与气门弹簧

 

进气歧管与节气门体

  进气歧管采用树脂材料,与电动节气门体一体化。进气口为细长形状,以3/4的弧形连接节气门体与汽缸盖。通过提高低转速范围的进气口内空气流速,专注于提高燃效与低中转速范围的扭矩。

樹脂製インテークマニホールド 樹脂製インテークマニホールド
树脂进气歧管:针对中低速范围扭矩,紧凑地配置了细长形进气口

 

发动机缸体

  发动机缸体为铝制,整体小型轻量化,但为了实现低振动和静谧性,确保足够的强度,采取各种细节处理,包括采用长裙汽缸体,通过加强肋和油底壳连接至CVT单元等。

アルミ製エンジンブロック アルミ製エンジンブロック
铝制发动机缸体:精心设计的加强肋确保强度刚性、实现轻量化


  发动机缸体的汽缸周围水套部分采用树脂水套隔板。为了缩短冷启动时的预热时间,在衬套周围采用水套隔板,提高水温的加热速度。

ロングスカートタイプ ウォータージャケットスペーサー
          长裙式缸体,确保曲轴周边的强度        采用树脂水套隔板

 

汽缸盖与活塞

  压缩比为9.0,是涡轮增压发动机的标准值。汽缸盖一侧形成屋脊型燃烧室,在活塞一侧留有凹槽。

ペントルーフ型燃焼室のシリンダーヘッド シリンダー内の気流を考慮したピストン形状
屋脊型燃烧室的汽缸盖 根据汽缸内气流设计的活塞形状

 

三元催化转化器

  三元催化转化器直接配置于涡轮增压器之后,包含在发动机总成内。作为内部催化转化器使用的钯具有自我再生的功能,使催化功能更持久稳定。三元催化转化器及排气消音器总成由双叶产业制造。

三元触媒 三元触媒内部
三元催化转化器(双叶产业制造) 三元催化转化器内部

 

发动机相关电气件

  以下介绍发动机相关电气件的图片。

イグニッションコイル オルタネーター
点火线圈 (金刚石电机制造) 交流发电机 (电装制造)
进行减速能源的回收
カムシャフト回転角センサー ノッキングセンサー
凸轮轴旋转角度传感器 (电装制造) 爆震传感器 (电装制造)
エンジンECU内部回路 エンジンECU内部回路
发动机ECU内部电路 (电装制造)

 

 



采用独创结构的液力变矩器 + 带锁止机构的CVT

变速器规格 类型 液力变矩器+带锁止机构的CVT
变速比 前进 3.327-0.628
终减速比 4.8


  大发的微型车用CVT的特征为在皮带与锥轮的变速机构前配置具有切换前进后退功能与具备减速功能的行星齿轮。由此,可将一般的CVT内部结构中的四轴减少至三轴。以下对其结构进行说明。

CVTユニット外観 回転軸が3軸で構成
CVT单元外观 旋转轴由三根轴构成

 

CVT基本结构

 发动机的输出功率首先通过传动盘向液力变矩器传递,如右图所示,按以下顺序依次传递。

① 液力变矩器
② 输入轴
③ 行星齿轮
④ 主动锥轮
⑤ 金属带
⑥ 从动锥轮
⑦ 差速齿轮
⑧ 传动轴
CVT基本構造
资料:大发

 

三轴齿轮系实现小型轻量化

  一般CVT的单元结构如左图那样采用4个旋转轴。CVT通过皮带转动锥轮进行变速,因此主动锥轮与从动锥轮的旋转方向为同一方向,要使最后的差速齿轮旋转方向与发动机的旋转方向一致,还借助换向齿轮,因此合计需要4根轴。由于发动机需要与不同变速器组配,因此无法根据CVT决定旋转方向,只能由变速器来配合发动机的方向,与其保持一致。


  大发独创的CVT中,当旋转传递至液力变矩器后方的行星齿轮内部的太阳齿轮时,通过在前进状态下固定托架,从齿圈输出功率,实现换向旋转。像这样,在同轴上实现换向,就无需用于换向的旋转轴,成功简化至三轴。

CVTのしくみ
资料:大发

 

减少摩擦损耗,提高传递效率

  CVT的皮带与锥轮的变速机构部位,一旦锥轮的转速变快,摩擦损耗就会变大,从而降低传递效率。该CVT设定的齿轮比如上所述,在输入功率传递至主动锥轮前,先通过行星齿轮换向,同时进行减速。由此,可降低皮带与锥轮的转速,减少摩擦损耗,提高传递效率。 CVT プーリーとベルト
CVT プーリーとベルト CVT プーリーとベルト
CVT 锥轮与皮带 (安装在壳体中的状态) CVT 锥轮与皮带 (单独)
リダクションギヤ リダクションギヤ
行星齿轮 (减速齿轮)
将液力变矩器的输入功率换向并减速,传递至主动锥轮
CVTユニット本体ハウジング デファレンシャルギヤ
CVT单元的壳体
(左下为差速齿轮的连接部位)
差速齿轮
本体ハウジング 本体ハウジング
壳体 (左侧为液力变矩器的输入部位) 壳体 (CVT皮带与锥轮的嵌入部位)
本体ハウジング 本体ハウジング下側
                壳体
    右侧为行星齿轮(减速齿轮)的嵌入部位
    左侧为差速齿轮的嵌入部位
壳体下侧
阀体的嵌入部位及油底壳开口部
組み込まれた状態 本体部分に取りつけるケース
     在壳体中嵌入差速齿轮及
     行星齿轮时的状态
安装于左图主体部分的盒盖
バルブボディ バルブボディ
阀体

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