發布時間：2020-07-04所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：近年，隨著全球應對能源危機、氣溫上升、節能減排等問題形成廣泛共識，汽車行業對油耗和排放的要求日趨嚴峻，唱衰傳統內燃機的聲音在業界流傳，作者從傳統內燃機與電的結合角度，提出需解決的問題和改進方向，展望了傳統內燃機在新能源汽車中的應用前
摘要：近年，隨著全球應對能源危機、氣溫上升、節能減排等問題形成廣泛共識，汽車行業對油耗和排放的要求日趨嚴峻，唱衰傳統內燃機的聲音在業界流傳，作者從傳統內燃機與電的結合角度，提出需解決的問題和改進方向，展望了傳統內燃機在新能源汽車中的應用前景。
關鍵詞：新能源汽車;混合動力汽車;增程器;內燃機
自上個世紀末以來，由于能源危機、環境污染、全球氣溫上升等危害的加劇，節能和減排成為未來汽車技術發展的主要趨勢。我國最近發布的《汽車產業中長期發展規劃》中也明確提出大力發展新能源汽車和先進節能汽車，加大汽車節能環保技術的研發和推廣。
一、新能源汽車總體情況
新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源(或使用常規的車用燃料、采用新型車載動力裝置)，綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。
相關期刊推薦：《汽車科技》雜志，于1973年經國家新聞出版總署批準正式創刊，主要展示汽車科技成果，報道汽車行業信息，匯集汽車專家論述，傳播汽車實用技術為宗旨，以準確、及時傳遞科技信息為已任。目前，設有：特稿設計研究試驗測試計算機應用設備工裝管理使用維修等欄目。
近幾年，隨著車用新能源技術研究的不斷深入，歐美、日韓各大車廠陸續開發出新能源汽車。其中純電動汽車因其具有高效、節能、低噪聲、低排放等顯著優點，但受電池儲能容量、配套設施建設落后不完善，純電動汽車行駛里程短，充電時間長問題，無法滿足用戶的實際使用需求。混合動力汽車、增程式電動汽車作為新能源汽車類型的重要組成部分，具備低排放、低油耗優勢，可有效解決純電動汽車里程焦慮、充電受限等問題，成為新能源汽車發展的熱門車型。
二、混合動力汽車的發展情況
混合動力汽車是指使用兩種或兩種以上能源作為驅動力的車輛，這些能源可能來自內燃機(傳統汽油機或柴油機)、電動機、氫能源以及燃料電池等。混合動力汽車因電機參與工作，使內燃機工作于綜合性能最佳的區域內，比傳統內燃機汽車更加省油，燃油效率和經濟性更高。
混合動力汽車采用能夠滿足汽車巡航需要的較小內燃機，依靠電動機或其它輔助裝置提供加速與爬坡所需的附加動力。混合動力制動回收能量，并將其暫時貯存起來，并可提供可與強大的內燃機相當的起步性能。國內外普遍認為混合動力電動汽車結合了燃油汽車和純電動汽車的優點，易于滿足排放標準和節能目標。因此，日本、美國、歐洲各大汽車公司和相關的研究機構都開展了有關混合動力汽車的研究和應用，并逐步進入產業化。目前混合動力汽車技術不斷有量產車型進入汽車市場，比如豐田PRIUS (雙擎)、本田雅閣(i-MMD)，三菱歐藍德(PHEV)、大眾途銳P2混動等等。
我國于20世紀90年代起步研究混合動力系統，目前各車廠已取得了較大的進步，其中比亞迪唐、秦、宋，吉利帝豪、領克01等插電式混合動力車型，都在市場上取得了不錯的銷售業績。
三、增程式電動汽車發展情況
所謂增程式電動汽車，是通過增程器發電以增加續駛里程的電動汽車，電動機為驅動力輸出，增程器指的是加裝在增程程的專用內燃機發電機組，為整車驅動輸出電能。由于增程器內燃機連續工作在最佳區域內，輸出的功率和扭矩基本恒定，效率、排放、可靠性等均處在最佳狀態，進而使增程式電動汽車的電池容量只需純電動汽車的40%左右，極大的降低了整車成本。
目前國外在增程器方面的研究進步較快，美國通用汽車2007開發了全球首款量產增程式電動汽車雪佛蘭volt，采用1.4L四自然吸氣汽油內燃機和最大功率為45kW的發電機組成的增程器系統。而日產公司為其NOTE車型開發了一款1.2自然吸氣、雙電機集成布置的增程器系統(E-Power)，在日本和歐洲銷售，成為全球熱銷的新能源車型之一。
但受技術和市場因素影響，我國在車用增程器，特別是量產車用增程器研究和應發展緩慢。早期奇瑞推出一款帶增程器的電動車，但其增程器輸出功率僅8KW，無法滿足高車速和遠距離續航要求。近年較成功的是理想汽車ONE新能源SUV，采用了東安動力一款M12TGDI三缸增程器，此增程器通過高傳統效率的減速箱將1.2L增壓汽油發動機、雙電機緊密的結合在一起，在實現集成化目標的同時，也實現了小體積增程式動力系統開發;并通過多輪整車、增程器調試將整車動力性經濟性匹配到最佳狀態，解決了純電動汽車里程焦慮，使增程式電動汽車無續航里程限制，不受充電設備約束，在國內造車新勢力銷量排名中已名列前茅。
四、傳統內燃機在新能源車上應用存在的問題
傳統汽車成熟的內燃機產品與新能源電機有效結合，是技術層面推動中國汽車產業快速發展的有效措施。但傳統內燃機產品受其在傳統汽車應用的局限性，在新能源車型上應用還存在以下主要難題：
傳統內燃機性能開發中需考慮整車實際行駛中各種工況下動力性經濟性需求。而混合動力特別是增程器用內燃機需要在某一固定的工況下，需要最大程度挖掘內燃機性能潛力，提高內燃機熱效率，改善內燃機燃油經濟性。
由于新能源車型機艙布置及整車車重限制，增程器用內燃機必須盡可能輕量化，緊湊化。對內燃機的結構布置提出了更高的設計要求。
在混合動力汽車和增程式電動車開發過程中，受緊湊化限制，內燃機與電機集成化布置、一體化控制、動力系統的NVH存在諸多難題。
傳統內燃機在新能源車應用前景展望
目前看，短期內傳統內燃機在新能源車型上應用沒有問題，但從長遠看，隨著全球范圍內汽車產業政策、法規不斷加嚴，對傳統內燃機改進優化，甚至全新開發新能源專用內燃機成為必然趨勢。除了應用中置中鎖VVT，冷卻EGR，廢氣渦輪增壓，缸內直噴等先進發動機技術，還應在以下幾個方面應進行開發：
提升內燃機熱效率：根據混合動力汽車和增程式電動車動力總成工作特點，提高內燃機壓縮比，采用阿特金森循環，優化進排氣道，改善燃燒，最大程度提升常用工況下的內燃機熱效率。
全面減摩：針對內燃機實際工作負荷有所下降這一特點，可進一步減少摩擦副接觸面積，降低活塞環張力和氣門彈簧彈力，增加DLC涂層等。同時采用兩缸或三缸發動機，在整機上實現全面減重和減摩。
采用輕質材料：各系統大規模應用鋁合金、塑料等輕質材料。優化零部件結構設計，基于同等強度下實現減重。
電機電控化：新能源汽車整車系統電壓高、可在內燃機上應用電控可變機油泵、電子水泵、電子空調、電控節溫器、電控熱管理系統等，提高內燃機電氣化水平，降低能耗。
一體化集成：將內燃機和新能源電機集成設計，如采用飛輪電機，雙電機驅動系統、根據內燃機和電機工作特點，優化一體化控制策略。并通過合理的發動機排量和電機功率搭配組合，形成平臺化、系列化產品。
結束語
傳統內燃機采用新材料、新技術進行技術升級，與新能源技術聯合應用成為新能源汽車動力系統發展的必然。開發適合市場需求的混合動力或增程式車型是支撐汽車產業快速發展的有效措施，內燃機的深度開發將為新能源車型動力系統開發提供強有力支撐，相信內燃機在新能源汽車上應用前景將更加廣闊。——論文作者：楊時振
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