丰田雅力士混动车的拆解
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第二章:丰田雅力士混动车的拆解

这一章我将深入探究丰田雅力士混合动力汽车及其拆解结果,将混合动力性能参数与一些传统数据作对比,当然还会介绍粉末冶金(PM)内容。 首先,让我们从拆解过程开始。

2016年,Höganäs日本,印度和瑞典的工程师齐聚一堂,共同完成拆车和建立数据库的工作。除了工程师外,我们还聘请了两名机械师负责扳动、拉开、压紧、吊起零部件的复杂工作。我们在打开所有箱体前均采取了预防措施,因为在寻找含有软磁材料的潜在电感器组件过程中,48伏电池可能随时可能会放电。 此外,还有许多高电容的动力电子设备需要进行恰当的放电。团队使用动态相机、普通相机、刻度尺、卡尺、角磨机等仪器来记录他们的发现,并且随时查阅维修手册。并不是因为机械师需要维修手册,而是使用它来记录所有零部件的英文名称。因为其中一些名称在瑞典语、日语或印度语中都很难,而且此次团队中没有母语为英语的人,因此充分利用了英文维修手册。

雅力士是一款小型车,1.4 L发动机、65 hp和2个电动机/发电机,总功率输出为98 hp。 汽车重量为1100 Kg,大概相当于11 kg/hp。以我母亲1983年的福特嘉年华作为对比,嘉年华有15 kg/hp,配置1.1L内燃机,当然不是混动车型。 因此,搭载1.4L发动机的丰田汽车挤出了高达65 hp,而搭载1.1L发动机的嘉年华则为其750 kg的重量聚集了50 hp。 可能有人会问混合动力车可以轻量化吗? 我相信丰田发动机是目前更清洁、更省油的发动机。 有些数字可以粗略的比较,在不考虑明显升级的情况下,福特嘉年华的总平均值为39 mpg;而雅力士混动车的平均值为60-85 mpg,具体取决于它是驾驶状态还是丰田的理论数字。

那么为什么丰田只推出65 hp和110 Nm的扭矩,而使用电机的其他汽车制造商可达到180hp? 混动车的理念是更有效地运行内燃机。 这种有效其最佳点不是让发动机产生最高的扭矩或功率,而是为了提高燃油效率,提供合理的扭矩。电动机通常作为扭矩的补充者。 然而,雅力士是一款小型车,它使用的NiMH电池不如锂离子电池,导致雅力士的电动机容量和范围相当有限。 因此,内燃机必须提供更多的扭矩使汽车行驶,从而利用了内燃机的最高效率,但不是最高扭矩。

在车辆拆解过程中,我们发现粉末冶金零件数量惊人地少,仅为3.2公斤左右! 就我个人而言,这是一个令人失望的结果,而我并不是唯一一个失望的人。 亚洲汽车的粉末冶金零件的用量的确不多,但3.2公斤并不是我们所期待的。 在重达1100 kg的汽车中,3.2 kg只占有0.3%。 但是,我们需要将此视为一次机会。 无论在混动和电动方面发生什么,金属粉末总是具有潜力的,即使是亚洲汽车也是如此。

我们需要更好地开发粉末冶金技术以提高竞争力,为未来的需求做好准备。必须领先于发展,而不是落后于发展。虽然说起来容易做起来难。 然而,对我们有利的一件事就是数量。 目前,汽车销量在增长并且预测在未来30年内仍然增长。粉末冶金是批量生产工艺,对于某些特殊应用,年产量达到500件即可体现此工艺的竞争优势,而年产量达到10万件时,粉末冶金工艺对于几乎所有应用领域均具备竞争优势。粉末冶金的可持续性也正在成为商业优势,这使金属粉末看起来更有趣。

在雅力士中,有几种显著提高PM用量的可能性。 连杆和齿轮将是PM比较容易涉及的应用。 四根连杆总重达2.4 kg,曲轴轴承盖是1.2 kg。 仅这两种零部件就可以使汽车中的金属粉末含量增加一倍以上,并达到该零部件的标准。 如今大多数金属粉末制成的连杆采用了粉锻的方法。 Höganäs正在研究用于小型自然吸气式发动机中的高强度烧结硬化连杆,例如应用在丰田雅力士或普锐斯中。 根据所有的预测,内燃机仍将在未来许多年内大量使用,因此对该技术的投资仍然有效。 我们需要在亚洲市场上引入这些零件,并通过粉锻或烧结硬化技术来促进金属粉末的增长。

在下一部分中,我将讨论大众帕萨特GTE的拆解结果,这是另一种混动车型,与雅力士车型的动力分布相比具有截然不同的结构。敬请期待!

Anders Flodin博士
动力系统开发经理

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