中国混合动力汽车动力总成技术进展

在国家政策与市场需求的双重驱动下,2021年以来,中国品牌混合动力汽车动力总成技术实现突破,围绕中国市场特点与消费者用车习惯推出一批具有中国特色、世界范围内领先的混合动力汽车产品。近期混合动力汽车市场销量呈爆发式增长,2023年中国市场混合动力乘用车销售超300万辆,同比增长83%。然而,受近年来汽车领域电动化浪潮影响,行业内尚存关于混合动力汽车仅为过渡性技术的观点,部分消费者对国产混动汽车技术产品力仍存质疑。为纠正对混合动力汽车的片面性、偏见性认识,该文围绕中国混合动力汽车动力总成技术路线展开,聚焦多样化的混动架构与专用化的核心部件,提出新的混合度定义作为动力总成电气化程度的统一评价标准,探讨国内外主流混动技术异同,剖析当下中国最前沿的混动技术特点与发展趋势,厘清中国混动汽车动力总成的发展脉络。研究表明:中国式混动汽车以大容量动力电池与插电式混合动力为技术特色,实现发动机、电机两大驱动动力源以及动力电池、增程系统两大动力能量源的灵活混合与优势互补。与纯内燃机车相比,得益于电驱动技术辅助,混合动力汽车聚焦提高发动机热效率、发动机高效区利用率以及整车燃油经济性。与纯电动车相比,混合动力汽车则基于发动机的增程发电,以高性价比和高便利度解决纯电动车的补能焦虑;并通过结合发动机直驱、变速器动力放大等机械驱动技术,以更低的硬件成本实现更稳定的强劲动力输出。混合动力汽车的独特优势使其作为长期性技术路线,将成为带动汽车产业向碳中和方向转型升级的关键,该文对当下市场的深度分析和未来趋势的理性推测将为中国混动技术的进一步发展提供有益参考。

三火花塞点火系统对混动专用发动机稀燃性能影响试验研究

基于一台三缸1.5TGDI增压直喷发动机研究了三火花塞点火均质稀燃对发动机性能的影响。结果表明:三火花塞可有效拓展稀燃极限,压缩比15时,采用三火花塞在2000 r/min、8 bar BMEP的特征工况点可实现lambda 1.95的稳定燃烧,最低油耗相比单火花塞降低约5 g/(k W·h),NO_(x)原始排放可降低至约50×10^(-6),此时lambda受增压能力限制难以进一步增加;压缩比增加至16所能实现的最低油耗相比压缩比15改善不明显,且稀燃极限有所下降。三火花塞对爆震倾向改善作用较小,但可显著加快稀混合气的燃烧速率,相同lambda条件下其燃烧持续期相比单火花塞可缩短约3-6℃A,lambda 1.95时的燃烧持续期相比当量燃烧仅增加约2℃A。通过对潜在最高热效率的研究表明,采用三火花塞设计可在压缩比15条件下最终实现45.02%的有效热效率。

混合动力专用高效发动机技术方案仿真分析

为了应对能源危机及环境污染问题,通过米勒循环、冷却EGR及降摩擦技术等手段的应用,开发了第一代三缸1.5 L增压直喷全工况无加浓的高热效率混动专用汽油机。着眼未来,为了满足客户对更高品质发动机的需求,基于此一代发动机,在全工况不加浓的前提下,通过增加冲程缸径比、采用深度米勒循环及进一步降低摩擦功,并结合高效率增压器的匹配,使二代产品的热效率提升了1.7%。同时,外特性工况最大转矩转速范围得到进一步的扩展。

面向2025和2030年混合动力汽车节油技术研究

混合动力汽车技术是汽车节能技术的重要组成部分,为实现2025和2030年油耗目标,有必要对混合动力汽车进行技术路线梳理。通过对整车全生命周期碳排放管理研究,提出节能汽车混合动力化技术方向。结合行业研究最新成果,总结了车型油耗降低目标及实现技术路径。在车辆节油分析过程中,通过建立P2.5单电机混合动力、串联双电机混合动力、单挡混联双电机混合动力与行星排混联双电机混合动力主流应用方案混合模型,获得了各专用混合动力变速器方案节油效果。根据实际不同热效率的混合动力专用发动机模型,建立了发动机热效率与整车油耗关系方程,进而得到满足2025和2030年节能车技术方案,为整车技术方案选择提供参考。

混动发动机在不同水温下的喷油控制策略影响试验研究

基于一台长安1.5TGDI直喷混动专用发动机研究了不同水温条件下喷油策略对性能的影响,结果表明:1000 r/min工况下,多次喷射可在30℃低水温下相比单次喷射实现更低油耗和碳烟排放,优势区域拓展至0.5 MPa BMEP以下,随着水温升高至50℃以上时,其主要在0.7 MPa BMEP以上的中高负荷工况具有更低油耗,碳烟排放则相比逐渐变差;2000和3000 r/min工况下,多次喷射仅在中高负荷油耗更低,且随着水温和转速增加优势逐渐减小,此外单次喷射的PN排放在中低负荷下与多次喷射相当或更优,但随着转速和负荷增加相比明显变差。由此在30℃低水温下,2000和3000 r/min可分别选取0.8和1.0 MPa BMEP以上负荷区域采用多次喷射,随着水温升高至50℃以上,可逐渐提升至1.0和1.3 MPa BMEP以上区域。

低压EGR对混合动力汽车专用发动机性能影响的研究

基于一台混合动力汽车专用米勒循环增压发动机,通过试验研究低压EGR对发动机不同负荷下的燃烧特性和经济性的影响。研究结果表明,燃烧特性方面,在不同负荷下,随着EGR率的增加,点火提前角增大,燃烧持续期延长;在小负荷工况,燃烧重心CA50随着EGR率的增大而先增加后减小,在其余负荷工况,燃烧重心CA50随着EGR率的增大而减小;气缸压力峰值随着EGR率的增大而增大,且气缸压力峰值出现时刻提前。经济性方面,在小负荷工况,EGR降低了泵气损失,从而使油耗降低,最大降幅为2%;在中负荷和大负荷工况,EGR降低了爆震倾向,使燃烧重心CA50减小,降低了油耗,最大降幅分别为5.6%和15.9%;在2000 r/min和4000 r/min的外特性工况,EGR降低了混合气浓度,从而降低了油耗,最大降幅分别为8.3%和19%,但会导致转矩分别下降14%和6.7%。

降低内燃机能耗与排放的混合动力系统研究

为提升内燃机性能,减少在行车过程中的能耗与排放,本文以新能源视角出发,分别分析以电机电池作为内燃机辅助动力的串联混合动力系统、并联混合动力系统和混联混合动力系统对降低内燃机能耗与排放的作用;同时在混合动力的基础上,介绍一种新型的混合动力专用变速器DHT(Dedicated Hybrid Transmission),旨在通过全新开发的双输入AMT(Automated Mechanical Transmission)变速器以及空心轴电机来进一步辅助降低内燃机的能耗与排放,从而提升车辆动力总成在动力性、经济性、舒适性等方面的竞争力。