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麦克马斯特大学评估混动专用发动机技术的进展

盖世汽车 Elisha 2022-01-06 09:37:18

盖世汽车讯 据外媒报道,加拿大麦克马斯特大学研究小组发布一份评估报告,综述将低温燃烧(LTC)、替代燃料(AF)、过度膨胀阿特金森循环(Atkinson cycle)和余热回收(WHR)技术,应用于混合动力专用发动机的最新进展。

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(图片来源:麦克马斯特大学)

研究人员表示,作为从传统内燃机汽车向电动汽车过渡的中期技术,混合动力电动汽车受到行业和学术界的广泛关注,而且市场占有率越来越高。作为混合动力总成的关键部件,内燃机对车辆性能具有重要影响。近年来,在发展混合动力电动汽车专用发动机技术方面,人们付出了巨大努力。

作为HEV的推进部件之一,发动机对车辆的燃油经济性和排放性能,具有重要影响。先进的燃烧状态、更清洁的燃料、高效运行周期和废能回收,是实现高性能混动专用发动机的四个互补技术途径。多年来,在混合动力总成平台上应用低温燃烧、替代燃料、过度膨胀阿特金森循环和余热回收等方面,已进行了大量研究。为了探讨当前的研究现状,为未来的研究提供见解和机遇,该文从收益、挑战和未来前景的角度,对这四种技术解决方案进行了全面的综合概述。

研究结果:

当发动机进一步小型化受限时,LTC-HEV提供了提高燃油经济性的机会。发动机独立于车轮的HEV配置,最适合实施LTC。车辆控制策略和行驶条件直接影响LTC-HEV的性能。与单模式LTC-HEV相比,多模式LTC-HEV略有优势,但是系统更加复杂。在延长LTC运行里程和燃烧正时控制方面,还需要进一步的研究。

AF-HEV是实现减排的可行策略。虽然资本成本更高,但简化或取消后处理系统,可在一定程度上弥补这一点。未来的研究工作,应该集中于寻找具有高性能、高性价比的新替代燃料。

阿特金森循环发动机已广泛应用于HEV,具有良好的节油性能。现代阿特金森发动机,大多通过VVT技术来实现。增程电动汽车(REEV)架构,使阿特金森发动机能够持续在高效区运行,有利于发动机小型化。未来的发动机设计,可以考虑奥托-阿特金森循环,以提高功率密度。

HEV的两种余热回收方法包括,采用热电发生器(TEG)和热力学底部循环。混合动力系统专门具备直接使用TEG动力的能力,尽管由此节省的燃油是有限的。未来的两个重点领域是高性能热电材料和瞬态系统设计。比起TEG,热力学底部循环的效率相对更高,但是在工作液选择和系统集成/控制方面存在挑战,建议未来进行深入研究。

在动力总成层面,有必要了解发动机与其他动力总成部件之间的相互作用。对于混动专用发动机来说,减少多余部件,与开发新发动机技术同样重要。与此同时,燃油经济性和排放,并不是衡量性能的唯一标准。混合动力专用发动机设计,应该具体权衡各类因素。

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