混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的研究

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1、第1期(總第158期)機(jī)械工程與自動(dòng)化No．12010年2月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MATIONFeb．文章編號(hào)：1672—6413(2O1O)O1一O167一O3混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的研究那鵬飛(中北大學(xué)，山西太原030051)摘要：混合動(dòng)力汽車是電動(dòng)汽車中最具市場(chǎng)化前景的車型。發(fā)動(dòng)機(jī)匹配是混合動(dòng)力汽車設(shè)計(jì)中最重要的內(nèi)容之一。從發(fā)動(dòng)機(jī)選型和發(fā)動(dòng)機(jī)功率計(jì)算兩個(gè)方面討論了混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的相關(guān)問(wèn)題，認(rèn)為混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，才能更大地發(fā)揮混合動(dòng)力汽車的優(yōu)勢(shì)。

2、混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算以路面負(fù)載和循環(huán)工況計(jì)算為基礎(chǔ)，但需要考慮不同混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制策略。關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；混合動(dòng)力汽車；匹配中圖分類號(hào)：U464文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言汽車，根據(jù)車輛行駛狀態(tài)的不同，它的發(fā)動(dòng)機(jī)共有5種環(huán)保和節(jié)能是當(dāng)今汽車工業(yè)發(fā)展的兩大主題，圍工作狀態(tài)：①在起車和低速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率低，停繞這兩大主題各國(guó)競(jìng)相開展綠色環(huán)保汽車的開發(fā)，電止工作，電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車，見(jiàn)動(dòng)汽車成為主要的解決方案之一。一般地，電動(dòng)汽車圖1(a)；②正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率被分為兩部分，可分為純電動(dòng)汽車、混

3、合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車3一部分功率帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，并通過(guò)控制單元驅(qū)動(dòng)電大類。純電動(dòng)汽車由于現(xiàn)有動(dòng)力電池的續(xù)駛里程短和機(jī)，電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)車輪，另一部分功率成本高，其應(yīng)用領(lǐng)域主要限制在小型車輛，市場(chǎng)化推直接驅(qū)動(dòng)車輪，見(jiàn)圖1(b)，這樣，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行廣進(jìn)程十分緩慢。燃料電池汽車由于燃料電池技術(shù)尚于最高效率下；③突然加速或爬坡時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)未突破以及由此形成的成本問(wèn)題，大批量投人市場(chǎng)也同時(shí)工作，額外的功率由電池來(lái)提供，見(jiàn)圖1(c)；④需很長(zhǎng)一段時(shí)間。在上述背景下，以傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)減速或制動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，電機(jī)

4、運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀和電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源的汽車——混合動(dòng)力汽車應(yīng)運(yùn)而態(tài)，制動(dòng)能量回饋到電池，見(jiàn)圖1(d)；⑤停車時(shí)，如生，成為目前電動(dòng)汽車中最具有產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化前景果電池容量不足，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)給電池充電，見(jiàn)的車型之一。圖l(e)?；旌蟿?dòng)力汽車分為4種基本結(jié)構(gòu)，即串聯(lián)混合動(dòng)普銳斯的例子說(shuō)明，混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行力、并聯(lián)混合動(dòng)力、混聯(lián)混合動(dòng)力和復(fù)合式混合動(dòng)力。模式與傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)完全不同。發(fā)動(dòng)機(jī)與電驅(qū)動(dòng)系無(wú)論采用哪種結(jié)構(gòu)，都涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電池、統(tǒng)(電池、電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī))配合運(yùn)行，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在傳動(dòng)系統(tǒng)等部件的匹配問(wèn)題，

5、它是混合動(dòng)力汽車設(shè)計(jì)絕大多數(shù)時(shí)間運(yùn)行于最高效率區(qū)間，提高汽車的燃油中最重要的內(nèi)容之一。本文將從發(fā)動(dòng)機(jī)選型和發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性。因此，混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇應(yīng)考慮所功率計(jì)算兩個(gè)方面討論混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的相選擇的}昆合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、與電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的混合程度、關(guān)問(wèn)題?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的控制方式和整車燃油經(jīng)濟(jì)性。普銳斯1發(fā)動(dòng)機(jī)選型所配置的發(fā)動(dòng)機(jī)，特別考慮了3個(gè)方面，即提高發(fā)動(dòng)在發(fā)動(dòng)機(jī)選型之前，首先應(yīng)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行模機(jī)的膨脹比、采用智能可變配氣正時(shí)系統(tǒng)(VVT—i)式。根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式的不同，混合動(dòng)力和提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能力。

6、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行模式也是多種多樣的。豐田普銳斯普通發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮行程和膨脹行程是一樣的，而(ToyotaPrius)是目前世界上最成功的商用混合動(dòng)力普銳斯發(fā)動(dòng)機(jī)采用由阿特金森發(fā)明、米勒發(fā)展的高膨收稿日期：2009—09—30作者簡(jiǎn)介：那鵬飛(1980一)，男。山西太原人，碩士．研究方向：動(dòng)力機(jī)械及工程?！?68·機(jī)械工程與自動(dòng)化2010年第1期脹比循環(huán)，壓縮比和原來(lái)的相同，膨脹行程比壓縮行重量輕的特點(diǎn)。程長(zhǎng)，這樣就充分發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)的爆發(fā)壓力，提高了普銳斯發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速由傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。4500r／rain提高到5000

7、r／rain，從而提高了輸出能根據(jù)運(yùn)行條件的變化，智能可變配氣正時(shí)系統(tǒng)采力。通過(guò)減輕運(yùn)動(dòng)部件重量、降低活塞環(huán)壓力和減小用可以極其細(xì)微控制吸氣管開閉時(shí)序的閥門，在壓縮氣門彈簧負(fù)載，減少了摩擦損失。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速行程時(shí)，將混合氣體的一部分通過(guò)活塞和汽缸頭部的增加了500r／min，使發(fā)電機(jī)的能力增強(qiáng)，這樣在突然夾擊向燃燒室的中心順勢(shì)壓出，增強(qiáng)氣體的混合度，快加速和爬坡時(shí)，可以進(jìn)一步提高燃油效率。速傳播火焰，使燃燒能夠很好地進(jìn)行，形成具有斜擠總之，為了最大限度地提高車輛的性能和燃油經(jīng)流的篷型燃燒室，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。另外，

8、鋁合濟(jì)性，混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和金制成的汽缸模塊、小型歧管使得發(fā)動(dòng)機(jī)具有體積小、運(yùn)行模式，在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。(a)起車和低速(b)正常行駛(c)加速和爬坡功率流A：電池一控制單元一電動(dòng)機(jī)～車輪B：發(fā)動(dòng)機(jī)一功率分配器一發(fā)電機(jī)一控制單元一電動(dòng)機(jī)一車輪C：發(fā)動(dòng)機(jī)一功率分配器一年輪D：車輪一發(fā)電機(jī)