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青睐阿特金森循环 谈雷克萨斯混动技术

2014-07-04 10:38:45 零排放汽车网-专注新能源汽车,混合动力汽车,电动汽车,节能汽车等新闻资讯 网友评论 0

自从1997年第一辆混合动力汽车丰田普锐斯问世以来,混合动力技术便凭借出色的燃油经济性成为各大汽车厂商厮杀的新战场,围绕这一领域的你来我往、拆招换式从未停止,因目前电池技术仍未达到汽车全面向纯电力驱动...

自从1997年第一辆混合动力汽车丰田普锐斯问世以来,混合动力技术便凭借出色的燃油经济性成为各大汽车厂商厮杀的新战场,围绕这一领域的你来我往、拆招换式从未停止,因目前电池技术仍未达到汽车全面向纯电力驱动跨越的成熟度,混合动力市场的纷争呈现愈演愈烈的趋势。作为丰田汽车的高端品牌,雷克萨斯自然不会甘于寂寞,LHD(Lexus Hybrid Drive)混合动力技术就是其手中挥舞的宝剑,凭借带有阿特金森循环工况的发动机与电动机间的协同工作,在降低油耗之余,动力输出也互补不足,在纷乱的混动江湖中占据了自己的一席之地。

● 混合动力系统分类

混合动力系统可依据混合度的不同进行分类,雷克萨斯通常将混动系统广义上分为全(强)混系统和部分(弱)混合系统,全混系统在车辆行驶过程中,发动机与电动机可相互配合,互补不足,比仅用电动机作为辅助动力的部分混合系统来讲,节油效能更为显著,也是混合动力技术的发展趋势。雷克萨斯LHD混动系统就属于全混系统。


小贴士:

国内普遍采用的混动系统按混合度分类标准

微混合型:电动机峰值功率和发动机的额定功率比≤5%。

轻度混合型:电动机峰值功率和发动机的额定功率比为5%-15%。

中度混合型:电动机峰值功率和发动机的额定功率比为15%-40%。

重度混合型:电动机峰值功率和发动机的额定功率比为大于40%。


当然,混合动力系统还可以按照动力传输路线分为串联、并联、混联三种,这三种方式很好区分,串联混动在车辆行驶时,发动机不直接提供前进所需动力,而是用于带动发电机运转为电池充电,再由电动机驱动车辆行驶。并联混动则是由发动机作为主动力源,电动机只作为辅助,在车辆起步、加速时提供动力。混联混动系统则兼二者于一身,既可以仅凭电机驱动,也可以与发动机同时工作,具有更大的灵活性。没错,雷克萨斯LHD混动系统就属于混联混动系统。

● LHD混动系统组成部件

    明白了雷克萨斯LHD于哪一类混动系统之后,我们就来简要了解下这个系统都有哪些部件组成。可能很多人都觉得混合动力系统非常神秘,不过其结构并不是很复杂。LHD混动系统包括一台带有阿特金森循环工况的发动机、动力分流装置、电能转换器、动力控制单元、电池和两台电动机(两台电动机被称为MG1和MG2,MG1负责为电池充电或为MG2提供电力并充当发动机启动电机,不直接提供驱动力;MG2负责驱动车轮,并在制动时通过动力回收系统为电池充电),其中带有阿特金森循环工况的发动机和电动机为驱动车辆行驶提供动力。我想有人肯定会问阿特金森循环是啥?这么拗口的名字实在是令人不明所以,带着这个疑问我们接着看。

● 阿特金森循环是啥?

不少人在读技术文章的时候都会被各种生僻的名词弄得头晕目眩,其中原理更是深奥难懂,一知半解。为了避免这一问题我们不妨开门见山,阿特金森循环与传统发动机的工作循环相比,其最大特点就是做功行程比压缩行程长,也就是我们常说的膨胀比大于压缩比。更长的做功行程可以更有效地利用燃烧后废气残存的高压,所以燃油效率比传统发动机更高一些。只要明白了这一点,阿特金森循环就懂了七成。

阿特金森循环发动机

众所周知发动机的工作过程分为进气、压缩、做功、排气四个阶段,传统发动机四个阶段活塞行程是相同的,而阿特金森循环是如何做到压缩和做功阶段行程不同的呢?在1882年,阿特金森循环发动机刚刚问世之时,其是通过复杂的连杆协同工作来实现这一功能的。

传统发动机工作循环

模拟阿特金森工况发动机的工作循环

而时过境迁,再用如此复杂的结构显然是不现实的,但其节油特性又符合目前人们的需要,所以雷克萨斯搭载的发动机用气门相位调节器控制进气门晚关取代了复杂的连杆机构,使发动机在进气行程结束后进气门仍在一段时间内保持开启,这样就将吸入的混合气又吐出去一部分,更简单的实现了膨胀比大于压缩比的效果,模拟出了阿特金森循环工况。

可能有些人并不理解这样做为何会省油,我们可以简单说明下。对同一台发动机来说,膨胀比越大,说明做功的行程就越长,同样燃油发出的能量被利用的就越充分,但膨胀比越大,意味着压缩比也会增大,压缩比过高有可能导致发动机爆震,所以偷偷吐出一点气就可以在压缩比不增加的情况下增加膨胀比,延长做功行程,使燃烧发出的能量得到更加充分的利用。

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