淺談混動專用發動機(一)
概 述
“偏科”的設計之發動機燃燒系統的變化
混動專用發動機在設計思路上,就是借助于電動化的技術,使發動機的設計可以更加向高熱效率的工況傾斜。
其實在發動機誕生的早期,工程師就在琢磨著提高燃油經濟性。在燃燒循環的改良方面,本質上就是延長在每循環中活塞下行膨脹的時間占比。由此應運而生了阿特金森循環和米勒循環。這兩種燃燒循環都具有膨脹比高于奧托循環的特點,帶來了更高的熱效率優勢。但為什么不能被廣泛采用呢?這就是傳統內燃機要做性能平衡性犧牲的設計思路了。其一,傳統內燃機的追求高扭矩輸出。在那個年代,沒有什么性能比高扭矩輸出更有說服力。然而在油電混動動力總成領域,車輛已經不再單純依靠發動機扭矩的輸出,驅動電機(EM)和內燃機(ICE)的協調工作,實現了“1+1>2”的效果。
其效果不僅僅在于動力性的變化,在下面一張圖中,可以看到混動專用發動機能夠“專心”在理想工況區工作:不再進入重污染的高NOx排放工況,也無需在1800r/min以下的小負荷區域進行無謂的高油耗運行。
顯然可以看到在驅動電機的加持下,混動發動機的常用工況區域得以大大縮小,而總體扭矩卻大大提高。混動發動機不需要再兼顧低效的低負荷,高扭矩區域也完全可以被動力電機的驅動所替代。在混動車輛上,所對應的起步、低速巡航狀態下,發動機完全可以睡眠;即便是強加速,高扭矩也由發動機和驅動電機的扭矩疊加實現。那么混動型發動機就只需要考慮縮小區間內的工況,并且更加“偏科的”來設計燃燒系統。
“魚腹式進氣道”是應這種趨勢的主流設計。這種進氣道的特點是具有很高的進氣滾流比,高滾流配合更高壓縮比,能夠實現更充分的均質混合氣,以及大大提高的火焰傳播速度。對于直噴發動機,由于燃料混合氣需要在缸內形成,只有足夠強的滾流才能構成均質態混合,那么這個設計就是必然的。更高的燃燒速度就意味著更長的燃料燃燒做功時間,這對提高發動機熱效率有直接顯著的作用。
犧牲也是有的,由于進氣流滾流比大,其擾動阻力大,氣道進氣流量系數偏低,造成缸內充量稍低,扭矩動力性低。但這個指標對混動機而言,可以靠驅動電機的高扭矩來補償,因而顯得不再那么重要了。
“偏科”的設計之電動附件系統
發動機摩擦功屬于內部消耗,這部分功只能阻礙性能。而電動化附件對減摩擦功帶來了改善,某機型從二代產品升級到混動發動機,通過一系列減磨措施,摩擦功指標分解總體實現了較可觀的下降水平。
注:文章中引用數據和圖片來源網絡
文章來源:汽車動力總成
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