开发混合动力汽车的目的就是解决节能和环保问题,因此混合动力汽车必须围绕着节能和环保来选择所需要的发动机,发动机的
动力性、经济性和排放是选择发动机的基本内容,混合动力汽车发动机控制目标如图2-18所示。
目前汽车上可参考选用的发动机有汽油发动机、柴油发动机压缩天然气发动机、液化石油气发动机、甲醇发动机、转子发动机、燃气轮机发动机、斯特林发动机以及氢发动机、二甲醚(DME)发动机等。这些发动机都可能应用在混合动力汽车上般从以下方面进行考虑。
(1)发动机的动力性混合动力汽车的节能和环保效果,主要表现为如何在保证有足够的动力性能的条件下,使电力驱动系统发挥最大效率,从而可以在混合动力汽车上,采用既满足动力性能要求,又能够降低燃料消耗和减少排放的小排量的发动机。混合动力汽车必须经过动力匹配计算和优化设计来选择所需的发动机。
混合动力汽车的发动机要求有一定的驱动功率,有足够的动力性能和机动性能,能够满足混合动力汽车的基本动力性能要求,并且能够与驱动电动机一起提供混合动力汽车所需要的最大功率,使混合动力汽车能够达到或接近内燃机汽车的动力性能水平。
混合动力汽车应根据汽车类型的不同(轿车、客车、货车和重型自卸车等)、使用条件的不同(城市、高速公路或混合条件下使用)以及所设计性能要求的不同(载客量或载重量、舒适性和智能化水平等)来选用不同类型的发动机。
一般汽油机和柴油机仍然是首选的发动机,二冲程柴油机也能够满足大多数的混合动力汽车配套需要。转子发动机和燃气轮机发
动机一般用于大型客车、货车和非公路重型自卸车。
串联式混合动力汽车的发动机功率等于或接近于其行驶时所需的最大功率。混联式与并联式混合动力汽车的发动机功率可以小于行驶时所需的最大功率,这是由于电力驱动系统在需要提供最大功率时发挥了重要作用。
(2)发动机的经济性通常用发动机的比油耗来表达发动机的燃料经济性,可作为混合动力汽车按节能要求选择发动机时的参考。图2-19所示为各种汽车发动机的比油耗范围。在混合动力汽车中,由于采用开关控制模式,电动/发电机带动快速启动方式以及发动机控制在较狭窄的转速范围内平稳地运转等特有的条件下工作,因此发动机的比油耗将会低于或接近于发动机的最低比油耗。
(3)发动机的环保性混合动力汽车必须是属于超低污染和接近零污染的车辆,特别是在城市低速行驶条件下,必须实现零污染行驶,这是混合动力汽车存在和发展的基本条件。在上述各种发动机中,介绍了各种发动机在节能和环保等方面采取的各种措施和方法。由于混合动力汽车进一步采取了电力辅助驱动系统,采用了由中央控制器控制的发动机开关控制模式、发动机启动加速控制、发动机稳定运转控制和制动能量回收等措施,使混合动力汽车发动机的排放进一步降低。
