近年來,新能源動力成為了汽車行業(yè)的寵兒。在國家的大力支持下,新能源動力大干快上,取得不小的成績。
新能源動力中的混合動力是一種技術含量較高的產(chǎn)品,那么這類產(chǎn)品有哪些技術秘密呢?今天我們就來聊一聊。
混合動力的技術起源
1876年,德國工程師尼古拉斯·奧托率先發(fā)明了使用四沖程循環(huán)的內(nèi)燃機原型機,但是最初的發(fā)動機熱效率和動力性很低,如何提高工作效率壓榨更多動力?這個問題一直困擾著工程師。
奧托循環(huán)示意圖,分為進氣、壓縮、膨脹(作功)、排氣四個行程
提升發(fā)動機工作效率最直接的方法,便是提高壓縮比。這能夠使燃燒更加快速、充分,以提高發(fā)動機的功率和熱效率。由于當時的技術條件限制,壓縮比的提升有限(過高的壓縮比反而也會出現(xiàn)不正常燃燒現(xiàn)象,引起發(fā)動機過熱、功率下降、油耗升高等副作用),于是有工程師設想通過改變膨脹過程來提升工作效率。
英國工程師詹姆斯·阿特金森,通過增加作功時活塞行程(實現(xiàn)膨脹比大于壓縮比)的方式,來提高發(fā)動機的功率和熱效率,這種發(fā)動機循環(huán)方式被稱為阿特金森循環(huán)。但是由于專利的限制無法沿用奧托發(fā)動機的機構(gòu)來設計新式的阿特金森發(fā)動機,阿特金森便設計了一套復雜的連桿機構(gòu)來實現(xiàn)此功能,然而這種連桿結(jié)構(gòu)復雜且占用空間大,可靠性和穩(wěn)定性低,并沒有廣泛應用。
盡管阿特金森循環(huán)未能普及,但是隨著現(xiàn)代發(fā)動機對于經(jīng)濟性和熱效率的要求越來越高,阿特金森循環(huán)又被重新應用。為進一步提升發(fā)動機的熱效率,進而提升經(jīng)濟性,新的阿特金森發(fā)動機舍棄了復雜的連桿設計,通過進氣門延時關閉在壓縮行程排出一部分混合氣,利用減小實際壓縮比的方式,達到膨脹比大于壓縮比的效果。類似于同樣的子彈,步槍要比手槍射程更遠的道理,因為推力在步槍槍管內(nèi)做功距離更長。不過由于氣缸內(nèi)實際燃燒的混合氣較少,這種發(fā)動機存在經(jīng)濟性突出但低速時扭矩偏低的特點。
在混合動力汽車上,電動機的特點是,在低速時有非常大扭矩,完全勝任起步和加速需求,可以彌補阿特金森發(fā)動機的不足。而在中高轉(zhuǎn)速下,阿特金森發(fā)動機熱效率更高,可以發(fā)揮經(jīng)濟性優(yōu)勢,這兩種動力協(xié)調(diào)發(fā)揮作用,因此就比傳統(tǒng)奧托發(fā)動機的節(jié)油效果更為出色。
混合動力的技術亮點
隨著石油資源的日益枯竭,人們對汽車能源方面的創(chuàng)新越來越重視,汽車發(fā)動機更注重節(jié)能環(huán)保,同時,汽車生產(chǎn)商也在嘗試使用電能等新能源來取代傳統(tǒng)的汽油動力。而混合動力車型既可以有效減少油耗降低污染,又可以為新能源的應用進行技術積累,使其作為一種過渡形式受到廠商的重視。
混合動力汽車按照動力的混合關系:分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式。串聯(lián)式混合動力汽車在行駛過程中,可以直接使用電動機驅(qū)動汽車,電池電量不足時由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電來驅(qū)動車輛并為蓄電池充電,發(fā)動機不直接參與驅(qū)動車輛。并聯(lián)式混合動力汽車則有兩套獨立的動力系統(tǒng),發(fā)動機和電動機均可以獨立驅(qū)動車輛,同時也可以共同工作。混聯(lián)式混合動力汽車兼?zhèn)淞舜?lián)式和并聯(lián)式混合動力汽車的功能,節(jié)能效果更好,相對結(jié)構(gòu)也更復雜。
玉柴插電式混合動力擁有并聯(lián)和混聯(lián)兩種技術路線
近年來,在國家政策的大力扶持之下,節(jié)能與新能源客車獲得了迅猛發(fā)展,特別是插電式混合動力和純電動客車已日漸成為趨勢。玉柴二代插電式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)的節(jié)油率超過40%。據(jù)了解,玉柴即將推出的三代插電式并聯(lián)混合動力系統(tǒng)的電機功率可以達到130千瓦,節(jié)油率超過50%;插電式混聯(lián)混合動力系統(tǒng)則采用雙電機系統(tǒng),電機功率可以達到150千瓦,節(jié)油率超過50%;純電動系統(tǒng)電機功率可達250千瓦,最小電耗小于0.3Ekg。
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