发布时间：2020-07-04所属分类：电工职称论文浏览：1次
摘 要： 摘要：近年，随着全球应对能源危机、气温上升、节能减排等问题形成广泛共识，汽车行业对油耗和排放的要求日趋严峻，唱衰传统内燃机的声音在业界流传，作者从传统内燃机与电的结合角度，提出需解决的问题和改进方向，展望了传统内燃机在新能源汽车中的应用前
摘要：近年，随着全球应对能源危机、气温上升、节能减排等问题形成广泛共识，汽车行业对油耗和排放的要求日趋严峻，唱衰传统内燃机的声音在业界流传，作者从传统内燃机与电的结合角度，提出需解决的问题和改进方向，展望了传统内燃机在新能源汽车中的应用前景。
关键词：新能源汽车;混合动力汽车;增程器;内燃机
自上个世纪末以来，由于能源危机、环境污染、全球气温上升等危害的加剧，节能和减排成为未来汽车技术发展的主要趋势。我国最近发布的《汽车产业中长期发展规划》中也明确提出大力发展新能源汽车和先进节能汽车，加大汽车节能环保技术的研发和推广。
一、新能源汽车总体情况
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
相关期刊推荐：《汽车科技》杂志，于1973年经国家新闻出版总署批准正式创刊，主要展示汽车科技成果，报道汽车行业信息，汇集汽车专家论述，传播汽车实用技术为宗旨，以准确、及时传递科技信息为已任。目前，设有：特稿设计研究试验测试计算机应用设备工装管理使用维修等栏目。
近几年，随着车用新能源技术研究的不断深入，欧美、日韩各大车厂陆续开发出新能源汽车。其中纯电动汽车因其具有高效、节能、低噪声、低排放等显著优点，但受电池储能容量、配套设施建设落后不完善，纯电动汽车行驶里程短，充电时间长问题，无法满足用户的实际使用需求。混合动力汽车、增程式电动汽车作为新能源汽车类型的重要组成部分，具备低排放、低油耗优势，可有效解决纯电动汽车里程焦虑、充电受限等问题，成为新能源汽车发展的热门车型。
二、混合动力汽车的发展情况
混合动力汽车是指使用两种或两种以上能源作为驱动力的车辆，这些能源可能来自内燃机(传统汽油机或柴油机)、电动机、氢能源以及燃料电池等。混合动力汽车因电机参与工作，使内燃机工作于综合性能最佳的区域内，比传统内燃机汽车更加省油，燃油效率和经济性更高。
混合动力汽车采用能够满足汽车巡航需要的较小内燃机，依靠电动机或其它辅助装置提供加速与爬坡所需的附加动力。混合动力制动回收能量，并将其暂时贮存起来，并可提供可与强大的内燃机相当的起步性能。国内外普遍认为混合动力电动汽车结合了燃油汽车和纯电动汽车的优点，易于满足排放标准和节能目标。因此，日本、美国、欧洲各大汽车公司和相关的研究机构都开展了有关混合动力汽车的研究和应用，并逐步进入产业化。目前混合动力汽车技术不断有量产车型进入汽车市场，比如丰田PRIUS (双擎)、本田雅阁(i-MMD)，三菱欧蓝德(PHEV)、大众途锐P2混动等等。
我国于20世纪90年代起步研究混合动力系统，目前各车厂已取得了较大的进步，其中比亚迪唐、秦、宋，吉利帝豪、领克01等插电式混合动力车型，都在市场上取得了不错的销售业绩。
三、增程式电动汽车发展情况
所谓增程式电动汽车，是通过增程器发电以增加续驶里程的电动汽车，电动机为驱动力输出，增程器指的是加装在增程程的专用内燃机发电机组，为整车驱动输出电能。由于增程器内燃机连续工作在最佳区域内，输出的功率和扭矩基本恒定，效率、排放、可靠性等均处在最佳状态，进而使增程式电动汽车的电池容量只需纯电动汽车的40%左右，极大的降低了整车成本。
目前国外在增程器方面的研究进步较快，美国通用汽车2007开发了全球首款量产增程式电动汽车雪佛兰volt，采用1.4L四自然吸气汽油内燃机和最大功率为45kW的发电机组成的增程器系统。而日产公司为其NOTE车型开发了一款1.2自然吸气、双电机集成布置的增程器系统(E-Power)，在日本和欧洲销售，成为全球热销的新能源车型之一。
但受技术和市场因素影响，我国在车用增程器，特别是量产车用增程器研究和应发展缓慢。早期奇瑞推出一款带增程器的电动车，但其增程器输出功率仅8KW，无法满足高车速和远距离续航要求。近年较成功的是理想汽车ONE新能源SUV，采用了东安动力一款M12TGDI三缸增程器，此增程器通过高传统效率的减速箱将1.2L增压汽油发动机、双电机紧密的结合在一起，在实现集成化目标的同时，也实现了小体积增程式动力系统开发;并通过多轮整车、增程器调试将整车动力性经济性匹配到最佳状态，解决了纯电动汽车里程焦虑，使增程式电动汽车无续航里程限制，不受充电设备约束，在国内造车新势力销量排名中已名列前茅。
四、传统内燃机在新能源车上应用存在的问题
传统汽车成熟的内燃机产品与新能源电机有效结合，是技术层面推动中国汽车产业快速发展的有效措施。但传统内燃机产品受其在传统汽车应用的局限性，在新能源车型上应用还存在以下主要难题：
传统内燃机性能开发中需考虑整车实际行驶中各种工况下动力性经济性需求。而混合动力特别是增程器用内燃机需要在某一固定的工况下，需要最大程度挖掘内燃机性能潜力，提高内燃机热效率，改善内燃机燃油经济性。
由于新能源车型机舱布置及整车车重限制，增程器用内燃机必须尽可能轻量化，紧凑化。对内燃机的结构布置提出了更高的设计要求。
在混合动力汽车和增程式电动车开发过程中，受紧凑化限制，内燃机与电机集成化布置、一体化控制、动力系统的NVH存在诸多难题。
传统内燃机在新能源车应用前景展望
目前看，短期内传统内燃机在新能源车型上应用没有问题，但从长远看，随着全球范围内汽车产业政策、法规不断加严，对传统内燃机改进优化，甚至全新开发新能源专用内燃机成为必然趋势。除了应用中置中锁VVT，冷却EGR，废气涡轮增压，缸内直喷等先进发动机技术，还应在以下几个方面应进行开发：
提升内燃机热效率：根据混合动力汽车和增程式电动车动力总成工作特点，提高内燃机压缩比，采用阿特金森循环，优化进排气道，改善燃烧，最大程度提升常用工况下的内燃机热效率。
全面减摩：针对内燃机实际工作负荷有所下降这一特点，可进一步减少摩擦副接触面积，降低活塞环张力和气门弹簧弹力，增加DLC涂层等。同时采用两缸或三缸发动机，在整机上实现全面减重和减摩。
采用轻质材料：各系统大规模应用铝合金、塑料等轻质材料。优化零部件结构设计，基于同等强度下实现减重。
电机电控化：新能源汽车整车系统电压高、可在内燃机上应用电控可变机油泵、电子水泵、电子空调、电控节温器、电控热管理系统等，提高内燃机电气化水平，降低能耗。
一体化集成：将内燃机和新能源电机集成设计，如采用飞轮电机，双电机驱动系统、根据内燃机和电机工作特点，优化一体化控制策略。并通过合理的发动机排量和电机功率搭配组合，形成平台化、系列化产品。
结束语
传统内燃机采用新材料、新技术进行技术升级，与新能源技术联合应用成为新能源汽车动力系统发展的必然。开发适合市场需求的混合动力或增程式车型是支撑汽车产业快速发展的有效措施，内燃机的深度开发将为新能源车型动力系统开发提供强有力支撑，相信内燃机在新能源汽车上应用前景将更加广阔。——论文作者：杨时振
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