开发混合动力汽车的日的就是解决节能和环保问题,所以混合动力汽车必须围绕着节能和环保来选用所需要的发动机,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的控制日标如图2-1所示。
凵前汽车上可参考选用的发动机包括汽油机、柴油机、二冲程柴油机、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、氢发动机、二甲醚(DME)发动机等。这些发动机均可能应用在混合动力汽车上,设计时通常从以下几个方面进行考虑。
(1)发动机的动力性 混合动力汽车的节能和环保效果,主要表现为如何在确保车辆动力性能的情况下,使发动机动力适中,确保电力驱动系统发挥最大效率,从而能够在混合动力汽车上采用既满足车辆动力性要求,以接近内燃机汽车动力水平,又可以降低燃料消耗和减少排放的小排量发动机。混合动力汽车必须经过动力匹配计算及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具有一定的驱动功率、足够的动力性能和机动性能,能够达到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同提供混合动力汽车所需的最大功率,使混合动力汽车可以达到或接近内燃机汽车的动力性能水平。
混合动力汽车可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。
通常汽油机和柴油机仍然是首选的发动机,二冲程柴油机也可满足大多数混合动力汽车配套需要。转子发动机和燃气轮机通常用于大型客车、载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要的最大功率。混联式和并联式混合动力汽车的发动机功率可以小于行驶时所需要的最大功率。这是因为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 通常情况下,用发动机的比油耗[g/(kW·h)]来表达发动机的燃料经济性,可作为混合动力汽车按照“节能”要求选择发动机时的参考。在混合动力汽车中,因为采用“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比较狭窄的转速范围内稳定运转等特有的条件下工作,所以,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“超低污染”和接近“零污染”的车辆,尤其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及发展的基本条件。在上述各种发动机中,介绍了各种发动机在节能及环保等方面采取的各种措施和方法。因为混合动力汽车进一步采取了电力辅助驱动系统及通过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,使混动力汽车发动机的排放进一步降低。
