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发动机燃料形式有哪些
2018-10-18 315.7万
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传统燃油/油电混动

    [汽车之家 百科]    在汽车之家发动机的燃料形式分为:汽油、柴油、油电混合、纯电动、插电式混合动力、增程式和燃料电池等。

一、传统燃油车型

    我们目前见到的车大多都是以汽油和柴油为燃料,而随着油价的升高以及对环境的污染,油电混合、插电混合动力车、增程式以及纯电动车开始慢慢走近我们的生活。

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【传统燃油车】

二、油电混动车型

    混合动力汽车(Hybrid Electrical Vehicle, 简称HEV) 是指同时装备两种动力来源——热动力源(由传统的汽油机或者柴油机产生)与电动力源(电池与电动机)的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机,使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控,而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作,从而降低油耗与排放。

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混合动力系统有串联、并联和混联三种

    一是串联式混合动力系统。串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电,产生的电能通过控制单元传到电池,再由电池传输给电机转化为动能,最后通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方式下,电池就象一个水库,只是调节的对象不是水量,而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节,从而保证车辆正常工作。这种动力系统在城市公交上的应用比较多,轿车上很少使用。

    二是并联式混合动力系统。并联式混合动力系统有两套驱动系统:传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作,也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况,尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单,成本低。

    三是混联式混合动力系统。混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构,两套机构或通过齿轮系,或采用行星轮式结构结合在一起,从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比,混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。此联结方式系统复杂,成本高。

油电混动工作原理

    混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。下面以串联混合动力电动汽车为例,介绍一下混合动力电动汽车的工作原理。

    在车辆行驶之初,蓄电池处于电量饱满状态,其能量输出可以满足车辆要求,辅助动力系统不需要工作。电池电量较低时,辅助动力系统起动:当车辆能量需求较大时,辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量; 当车辆能量需求较小时,辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时,还给蓄电池组进行充电。由于蓄电池组的存在,使发动机工作在一个相对稳定的工况,使其排放得到改善。

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纯电动车型

三、纯电动车型

    纯电动车顾名思义就是纯粹靠电能驱动的车辆。尽管被冠以“新能源车”这个看起来十分前卫而又富有科技感的称谓,但抛开那些各式各样的外表和配备,电动车的动力系统其实十分简单,简单到用两个部分就可以概括:电能储存系统,也就是电池组,以及提供驱动力的电动机。如果按照这样的视角看待纯电动车,你就会发现,其实在高端展厅耀眼灯光之下价值百万的特斯拉豪华电动车和小时候玩的迷你四驱车其实没什么两样。当然,这仅仅是从驱动形式来讲的,如今的纯电动车辆在电池材料、电池管理、电动机以及车载设备的技术复杂程度远远超出了你的想象,这也就是为什么纯电动车的价格往往并不便宜。

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插电式混合动力

四、插电混合动力车型

    插电混合动力车型在国内还算不上普及,但“混合动力”这个名词对中国消费者并不陌生,我们经常可以看到以丰田普锐斯和雷克萨斯CT200h为代表的日系混合动力车型在路上穿梭。插电混合动力,就是可以“插电”的混合动力,因此我们需要首先先了解一下什么是混合动力车型。

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    混合动力按照不同的定义可以有多种分类方式,其中一种为按照内燃机和电动机动力的混合度进行分类。目前国内普遍采用的混动系统按混合度分类标准为:

    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%。

    除此之外,另一种较为常见的分类方式是按照动力系统的连接方式,可以将目前现有的混合动力车型分为串联、并联和混联三种形式。其中在串联形式中,内燃机发动机并不直接提供动力,也不能单独带动车轮,而仅仅用作带动发电机为电池充电,提供电动机运行的电能。这种形式通常也被称为增程式,我们将在后面为您详细介绍。

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    与串联形式相对应的就是并联。在并联系统中,发动机和电动机与车轮均有机械连接,都可以单独带动车轮,同时也可以协同工作,共同驱动车辆。目前,并联混动系统多用于微混与轻混车型,电动机更多地用于车辆起步和加速时动力的辅助来源。

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    除了串联和并联的形式,目前用到最多的是混联混动系统。混联系统综合了串联和并联的特点,两种动力单元即可以单独驱动车辆,也可以共同协作,同时混联系统由于具有单独的发电机,不再像并联系统那样使用电动机作为发电机使用,因此发动机还可以与电动机共同工作时对电池组进行充电,从理论上讲,也可以实现串联(即增程式)的工作方式。

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    了解了混合动力车型的分类之后,我们再回过头来了解什么是插电混合动力车型。顾名思义,插电(plug-in),就是可以通过介入外界电源来对动力电池组进行充电。从理论上来说,只要满足这一点的以上任何一类混合动力车型都属于插电混合动力车型。不过,我们身边最常见的插电混合动力车型都采用了混联的结构。

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增程式/燃料电池

五、增程式混合动力车型

    增程式混合动力车型,从结构上来说就是我们之前所讲过的串联式混合动力车型,当电池组电量充足时采用纯电动模式行驶,而当电量不足时,车内的内燃机发动机启动,带动发电机为电池充电,提供电动机运行的电力。由于仅为发电运行的内燃机可以长期运转在较为经济的工况下,因此相比于传统燃料车型,增程式混合动力车型在增程状态下依然具有燃耗方面的优势,同时具有电动车运行平顺的优点。目前我们可以看到的最典型的增程式混合动力车型为雪佛兰的沃蓝达Volt,宝马i3增程版、以及依旧前途不明的Fisker Karma。增程式混合动力车型采用插电和发动机带动发电机发电两种方式对电池组进行充电。

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    当然,由于增程式混合动力车型都可以通过“插电”的方式为电池组充电,因此增程式混合动力车型也被我们算作插电式混合动力车型中较为独特的一类。

六、燃料电池车型

    燃料电池是一种主要通过氧或其他氧化剂进行氧化还原反应,将燃料中的化学能转换成电能的电池。目前最常见的燃料为氢,一些碳氢化合物例如天然气、醇、和甲烷等有时亦会作燃料使用。燃料电池有别于原电池,因为需要稳定的氧和燃料来源,以确保其运作供电。这种电池的优点是可以不间断的提供稳定电力,直至燃料耗尽。目前最接近量产的燃料电池车型为丰田的FCV,已经预计在明年3月份在日本上市,同年夏天进入欧洲市场。这款燃料电池车拥有两个70MPa的高压储氢罐,搭载了一台功率122Ps(90kW)、扭矩260N·m的电动机,在日本JC08模式下测试续航里程可达700km。

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    氢燃料电池车型的排放清洁(理论上仅排放水),相比纯电动车续航里程有了大大的提升,同时当燃料耗尽后可以向传统燃油车辆那样迅速补充氢燃料,无需长时间充电。当然,氢燃料电池车对于厂家的技术水平要求很高,因此目前普及起来相对困难。(文/图 汽车之家)

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