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本田混聯式“雅閣混合動力車”實現世界最高能量效率【3】

2013年06月26日08:34    來源:人民網-財經頻道

擴大馬達和發動機的最佳點

因此,本田採取的措施之一是擴大馬達和發動機的最佳點。為擴大馬達的最佳點,配備了能在300∼700V間對馬達驅動電壓無極調壓的控制系統。

實際上,即使是同一款馬達,其驅動電壓越高,高效區就越偏向於高扭矩和高轉數一方。因此,如果能根據所需要的扭矩和轉數,適當控制馬達的驅動電壓,就能在更多的行駛狀況下實現高效的馬達運轉。也就是說,可以擴大馬達的最佳點。

為了擴大發動機的最佳點,本田開發了採用阿特金森循環的專用汽油發動機。

阿特金森循環是指,通過延遲壓縮時應該關閉的進氣門的關閉時間,使已吸入的部分混合氣體回到進氣口,從而使壓縮比小於膨脹比。汽車的汽油發動機(活塞在氣缸內做往復運動的活塞發動機)由吸氣沖程(在進氣門打開、排氣門關閉的狀態下使活塞下壓,通過負壓將空氣和燃料的混合氣體吸入氣缸內)、壓縮沖程(在進氣門和排氣門都關閉的狀態下將活塞向上推動,壓縮混合氣體)、燃燒沖程(利用火花塞點燃混合氣體使之燃燒,燃燒氣體猛烈膨脹,將活塞下壓,也叫做功沖程)、排氣沖程(在進氣門關閉、排氣門打開的狀態,活塞向上運動,將燃燒氣體排到氣缸外)這四個沖程組成。雖然這樣會使發動機的輸出功率降低,但壓縮所需的能量(泵氣損失)減少,因此效率(燃效)出色。

新款雅閣混動車型的專用發動機就是以阿特金森循環系統為基礎,導入了可根據情況調整進氣門的遲閉程度和進氣門打開期間(時域)的機制,擴大了發動機的最佳點。具體來說,配備了兩個開關進氣門的凸輪,可相互切換。這兩個凸輪分別是遲閉程度變大、時域變長的燃效優先凸輪(燃效用凸輪),以及遲閉程度變小、時域變短的輸出功率優先凸輪(輸出用凸輪)。本田將可切換燃效用凸輪和輸出用凸輪的機構稱為可變氣門正時提升機構(VTEC)。在高扭矩或高轉速區使用輸出功率用凸輪,在其他區域使用燃效用凸輪。

另外,本田針對活塞的往復運動,使控制開關進氣門的時機、使配氣相位連續地變化的機構(連續可變氣門正時控制機構VTC)實現了電動化。如果發動機的轉數相同,時域(進氣門打開的期間)就是固定的。以前是利用油壓驅動VTC,但在發動機剛起動油壓較低的狀態下無法使用。通過實現電動化,發動機剛起動后也能利用VTC,可以恰當地控制氣門的配氣相位,確保高效率。

控制發動機在高效率區域運轉

新款雅閣混動車型的混合動力系統為實現高效率而採取的第二個措施是,設法使發動機保持在最佳效率區域運轉。為此而採用了“吻合發動機最佳點的控制”。

例如,在用發動機驅動發電機、然后用所發電力驅動馬達行駛的混動模式,根據駕駛員對輸出功率的要求,有時必須要在發動機轉數低於或高於最佳點的情況下駕駛。為了避免這種情況造成的效率降低,新款雅閣混動車型進行了以下控制:在必須要讓發動機轉數低於最佳點時,用最佳點的轉數驅動發動機,將剩余電力存儲到電池中﹔而在必須要讓發動機轉數高於最佳點時,同樣用最佳點的轉數驅動發動機,通過電池提供不足的電力。這樣,就能盡量使發動機轉數保持在最佳點。

而在利用發動機行駛的發動機模式下,行駛所需的扭矩可能會高於或低於發動機最佳點的扭矩。這種情況也採用相同的思路,當最佳點的扭矩不足時,用電池驅動行駛用馬達,以彌補扭矩不足的部分﹔而在扭矩富裕的情況下,用余力驅動行駛用馬達,把所發電力存儲到電池中。

當然,根據電池余量的不同,有時也無法使用這種控制,不過,通過盡量在最佳點運轉發動機,提高了混合動力系統的效率。(日經技術在線! 供稿) 

(責編:值班編輯、庄紅韜)

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