混合动力汽车发动机匹配的研究

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1、第1期(总第158期)机械工程与自动化No．12010年2月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MATIONFeb．文章编号：1672—6413(2O1O)O1一O167一O3混合动力汽车发动机匹配的研究那鹏飞(中北大学，山西太原030051)摘要：混合动力汽车是电动汽车中最具市场化前景的车型。发动机匹配是混合动力汽车设计中最重要的内容之一。从发动机选型和发动机功率计算两个方面讨论了混合动力汽车发动机匹配的相关问题，认为混合动力汽车的发动机应在传统发动机的基础上进行改进，才能更大地发挥混合动力汽车的优势。

2、混合动力汽车发动机功率的计算以路面负载和循环工况计算为基础，但需要考虑不同混合动力系统的结构和控制策略。关键词：发动机；混合动力汽车；匹配中图分类号：U464文献标识码：A0引言汽车，根据车辆行驶状态的不同，它的发动机共有5种环保和节能是当今汽车工业发展的两大主题，围工作状态：①在起车和低速时，发动机运行效率低，停绕这两大主题各国竞相开展绿色环保汽车的开发，电止工作，电机运行于电动机状态，单独驱动汽车，见动汽车成为主要的解决方案之一。一般地，电动汽车图1(a)；②正常行驶时，发动机的功率被分为两部分，可分为纯电动汽车、混

3、合动力汽车和燃料电池汽车3一部分功率带动发电机发电，并通过控制单元驱动电大类。纯电动汽车由于现有动力电池的续驶里程短和机，电机运行于电动机状态驱动车轮，另一部分功率成本高，其应用领域主要限制在小型车辆，市场化推直接驱动车轮，见图1(b)，这样，可以使发动机运行广进程十分缓慢。燃料电池汽车由于燃料电池技术尚于最高效率下；③突然加速或爬坡时，发动机和电机未突破以及由此形成的成本问题，大批量投人市场也同时工作，额外的功率由电池来提供，见图1(c)；④需很长一段时间。在上述背景下，以传统汽车发动机减速或制动时，发动机不工作，电机

4、运行于发电机状和电动机为动力源的汽车——混合动力汽车应运而态，制动能量回馈到电池，见图1(d)；⑤停车时，如生，成为目前电动汽车中最具有产业化和市场化前景果电池容量不足，发动机带动发电机给电池充电，见的车型之一。图l(e)。混合动力汽车分为4种基本结构，即串联混合动普锐斯的例子说明，混合动力汽车发动机的运行力、并联混合动力、混联混合动力和复合式混合动力。模式与传统汽车发动机完全不同。发动机与电驱动系无论采用哪种结构，都涉及到发动机、电动机、电池、统(电池、电动机和发电机)配合运行，从而使发动机在传动系统等部件的匹配问题，

5、它是混合动力汽车设计绝大多数时间运行于最高效率区间，提高汽车的燃油中最重要的内容之一。本文将从发动机选型和发动机经济性。因此，混合动力汽车发动机的选择应考虑所功率计算两个方面讨论混合动力汽车发动机匹配的相选择的}昆合动力系统结构、与电驱动系统的混合程度、关问题。混合动力系统的控制方式和整车燃油经济性。普锐斯1发动机选型所配置的发动机，特别考虑了3个方面，即提高发动在发动机选型之前，首先应确定发动机的运行模机的膨胀比、采用智能可变配气正时系统(VVT—i)式。根据驱动系统结构和运行模式的不同，混合动力和提高发动机输出能力。

6、汽车发动机的运行模式也是多种多样的。丰田普锐斯普通发动机的压缩行程和膨胀行程是一样的，而(ToyotaPrius)是目前世界上最成功的商用混合动力普锐斯发动机采用由阿特金森发明、米勒发展的高膨收稿日期：2009—09—30作者简介：那鹏飞(1980一)，男。山西太原人，硕士．研究方向：动力机械及工程。·168·机械工程与自动化2010年第1期胀比循环，压缩比和原来的相同，膨胀行程比压缩行重量轻的特点。程长，这样就充分发挥了发动机的爆发压力，提高了普锐斯发动机的最高转速由传统发动机的效率。4500r／rain提高到5000

7、r／rain，从而提高了输出能根据运行条件的变化，智能可变配气正时系统采力。通过减轻运动部件重量、降低活塞环压力和减小用可以极其细微控制吸气管开闭时序的阀门，在压缩气门弹簧负载，减少了摩擦损失。此外，发动机转速行程时，将混合气体的一部分通过活塞和汽缸头部的增加了500r／min，使发电机的能力增强，这样在突然夹击向燃烧室的中心顺势压出，增强气体的混合度，快加速和爬坡时，可以进一步提高燃油效率。速传播火焰，使燃烧能够很好地进行，形成具有斜挤总之，为了最大限度地提高车辆的性能和燃油经流的篷型燃烧室，提高了发动机热效率。另外，

8、铝合济性，混合动力汽车的发动机应根据驱动系统结构和金制成的汽缸模块、小型歧管使得发动机具有体积小、运行模式，在传统发动机基础上进行改进。(a)起车和低速(b)正常行驶(c)加速和爬坡功率流A：电池一控制单元一电动机～车轮B：发动机一功率分配器一发电机一控制单元一电动机一车轮C：发动机一功率分配器一年轮D：车轮一发电机