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本田混联式“雅阁混合动力车”实现世界最高能量效率【3】

2013年06月26日08:34    来源:人民网-财经频道

扩大马达和发动机的最佳点

因此,本田采取的措施之一是扩大马达和发动机的最佳点。为扩大马达的最佳点,配备了能在300~700V间对马达驱动电压无极调压的控制系统。

实际上,即使是同一款马达,其驱动电压越高,高效区就越偏向于高扭矩和高转数一方。因此,如果能根据所需要的扭矩和转数,适当控制马达的驱动电压,就能在更多的行驶状况下实现高效的马达运转。也就是说,可以扩大马达的最佳点。

为了扩大发动机的最佳点,本田开发了采用阿特金森循环的专用汽油发动机。

阿特金森循环是指,通过延迟压缩时应该关闭的进气门的关闭时间,使已吸入的部分混合气体回到进气口,从而使压缩比小于膨胀比。汽车的汽油发动机(活塞在气缸内做往复运动的活塞发动机)由吸气冲程(在进气门打开、排气门关闭的状态下使活塞下压,通过负压将空气和燃料的混合气体吸入气缸内)、压缩冲程(在进气门和排气门都关闭的状态下将活塞向上推动,压缩混合气体)、燃烧冲程(利用火花塞点燃混合气体使之燃烧,燃烧气体猛烈膨胀,将活塞下压,也叫做功冲程)、排气冲程(在进气门关闭、排气门打开的状态,活塞向上运动,将燃烧气体排到气缸外)这四个冲程组成。虽然这样会使发动机的输出功率降低,但压缩所需的能量(泵气损失)减少,因此效率(燃效)出色。

新款雅阁混动车型的专用发动机就是以阿特金森循环系统为基础,导入了可根据情况调整进气门的迟闭程度和进气门打开期间(时域)的机制,扩大了发动机的最佳点。具体来说,配备了两个开关进气门的凸轮,可相互切换。这两个凸轮分别是迟闭程度变大、时域变长的燃效优先凸轮(燃效用凸轮),以及迟闭程度变小、时域变短的输出功率优先凸轮(输出用凸轮)。本田将可切换燃效用凸轮和输出用凸轮的机构称为可变气门正时提升机构(VTEC)。在高扭矩或高转速区使用输出功率用凸轮,在其他区域使用燃效用凸轮。

另外,本田针对活塞的往复运动,使控制开关进气门的时机、使配气相位连续地变化的机构(连续可变气门正时控制机构VTC)实现了电动化。如果发动机的转数相同,时域(进气门打开的期间)就是固定的。以前是利用油压驱动VTC,但在发动机刚起动油压较低的状态下无法使用。通过实现电动化,发动机刚起动后也能利用VTC,可以恰当地控制气门的配气相位,确保高效率。

控制发动机在高效率区域运转

新款雅阁混动车型的混合动力系统为实现高效率而采取的第二个措施是,设法使发动机保持在最佳效率区域运转。为此而采用了“吻合发动机最佳点的控制”。

例如,在用发动机驱动发电机、然后用所发电力驱动马达行驶的混动模式,根据驾驶员对输出功率的要求,有时必须要在发动机转数低于或高于最佳点的情况下驾驶。为了避免这种情况造成的效率降低,新款雅阁混动车型进行了以下控制:在必须要让发动机转数低于最佳点时,用最佳点的转数驱动发动机,将剩余电力存储到电池中;而在必须要让发动机转数高于最佳点时,同样用最佳点的转数驱动发动机,通过电池提供不足的电力。这样,就能尽量使发动机转数保持在最佳点。

而在利用发动机行驶的发动机模式下,行驶所需的扭矩可能会高于或低于发动机最佳点的扭矩。这种情况也采用相同的思路,当最佳点的扭矩不足时,用电池驱动行驶用马达,以弥补扭矩不足的部分;而在扭矩富裕的情况下,用余力驱动行驶用马达,把所发电力存储到电池中。

当然,根据电池余量的不同,有时也无法使用这种控制,不过,通过尽量在最佳点运转发动机,提高了混合动力系统的效率。(日经技术在线! 供稿) 

(责编:值班编辑、庄红韬)

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