淺析內燃機在混合動力汽車上的應用

姚曉山　劉誼露　楊光　胡亮　王凡

摘 要：節能環保已經成為新時代的代名詞之一，對于汽車而言，電池技術的發展并不能完全滿足汽車的需要，因此大多企業都采用內燃機和電動機混合驅動的方式，而內燃機和電力機混合驅動也成為了當下汽車發展的熱潮。相較于普通的燃油汽車而言，混合動力汽車能夠更好的提高內燃機的應用效能，能夠根據使用者的不同需求及時進行動力轉換，從而實現高效、節能和環保的發展目的。本文闡述了混合動力汽車的基本原理，以及內燃機在混合動力汽車中的應用，為混合動力汽車的發展提供一定的理論依據。

關鍵詞：內燃機 混合動力汽車 節能 環保 高效 應用

Analysis of the Application of Internal Combustion Engine in Hybrid Electric Vehicle

Yao Xiaoshan Liu Yilu Yang Guang Hu Liang Wang Fan

Abstract：Energy-saving and environmental protection has become one of the key words of the new era. For automobiles， the development of battery technology cannot fully meet the needs of automobiles. Therefore， most companies use internal combustion engine and electric motor hybrid drive， while internal combustion engine and electric motor hybrid drive has also become the current upsurge of automobile development. Compared with ordinary fuel vehicles， hybrid vehicles can better improve the application efficiency of internal combustion engines， and can perform power conversion in time according to the different needs of users， to achieve the development goals of high efficiency， energy saving and environmental protection. This article describes the basic principles of hybrid electric vehicles and the application of internal combustion engines in hybrid electric vehicles， which provides a certain theoretical basis for the development of hybrid electric vehicles.

Key words：internal combustion engine， hybrid electric vehicle， energy saving， environmental protection， high efficiency， application

1 混合動力汽車的基本原理

混合動力汽車相較于普通汽車而言，一般是由內燃機、發電機以及儲電裝置作為動力的來源，通過汽車的中控中心來協調汽車的動力，使得燃料轉化能夠更加充足，動力較強，同時也能夠有效減少汽車尾氣的排放，符合我國可持續發展的目標和要求。對于混合動力汽車而言，在汽車制動和下坡時，可以通過開啟能量回收裝置的方式，將內燃機的動能轉化為電能儲存起來，從而實現混合動力汽車的高效應用。而這一改變的最大優點在于能夠有效改善傳統汽車的燃油性能，減少尾氣的排放，符合新時期可持續發展的要求。在混合動力汽車的系統中，內燃機和發動機之間的配合必須要協調統一的，要求電能和燃油能夠同時為汽車提供動力，這一變化也能夠有效提高汽車性能，具體體現在低速行駛時，由電力來提供動力;而高速行駛時則需要由燃油來提供動力，從而達到兼顧經濟性和實用性的目的。

內燃機混合動力汽車在過去的十年中已經有了一定的發展，在結構上也逐漸趨于穩定，傳統的內燃機已經不能滿足當前汽車發展的需要，因此內燃機、電機、儲能裝置、變換器新的一體化結構為代表的內燃機混合動力汽車登上了歷史的舞臺，現在內燃機在混合動力汽車中的應用總體就如圖1所示。

2 內燃機在混合動力汽車中的應用分析

2.1 內燃機在電驅動混合動力汽車中的應用

顧名思義，電驅動混合動力汽車是以電動機為主要驅動方式的混合動力汽車，其主要操作方式是將內燃機的發電機和電動機進行串聯，構成整個混合動力汽車的動力系統，這種汽車一般都會具有比較明顯的充電接口，而內燃機在電驅動混合動力汽車中主要起輔助作用。在行駛過程中，內燃機通過發電機來轉化電能，并根據車輛用電情況來進行分配。這種混合動力汽車主要是由電動機驅動的，當汽車的負荷比較小，速度比較慢的時候，就由電池來提供電能，同時也給汽車提供電動力;當汽車的負荷比較大，并且行駛速度比較快的時候，則需要內燃機和發電機同時來提供動能，滿足汽車在加速和爬坡時動力需求，增大汽車的功率。相較于燃油汽車而言，混合動力汽車更適合在城市內的通勤使用，汽車結構簡單，消耗較低，能夠使汽車發揮最大的效益，同時還能夠有效減少由于城市內擁堵低速所帶來的內燃機空轉等問題，從而提高內燃機的效率，減少汽車尾氣的排放。

2.2 內燃機在電輔助混合動力汽車中的應用

電輔助混合動力汽車不同于電驅動混合動力汽車，這類汽車的主要動力來源仍然是以內燃機為主，其所帶有的電動機功率較小，因此在行駛過程中，電動機主要起輔助作用，同樣該類汽車無論是配套電池組還是購買成本都相對較低，并且在汽車尾氣排放方面具有不俗的表現，從而獲得了較高的市場認可度。

2.3 內燃機在油電混合動力汽車中的應用

油電混合動力汽車的功率較大，因此對于能量的回收率也比較高，在汽車行駛過程中，油電混合動力汽車能夠有更強的動力，這主要是由于油電混合動力汽車具有單獨的發電機和電動機，并且內燃機和電動機可以分開為汽車提供動力，也能夠合二為一，二者之間是相輔相成的。

目前我國以內燃機作為動力的傳統機械動力通道和以電力驅動作為動力的電力驅動通道都是可以相互疊加的，最高可以為汽車提供100kW的混合功率。除此之外，將內燃機和發電機相連，在汽車負荷較小，并且低速行駛的條件下，能夠有效地將能量回收，存儲在發電機中，不僅能夠降低油耗，同時還能夠保證汽車性能，減少汽車尾氣的排放，充分實現綠色發展與經濟效益的并重。

3 混合動力汽車的發展和展望

近年來，混合動力汽車的技術發展有了質的飛躍。在早期的混合動力汽車生產和發展過程中，其重點是混合動力系統的動力分配以及如何能夠更高效的實現電氣化的工作效率。而目前隨著混合動力汽車生產技術的不斷發展，對于混合動力汽車的研究也在不斷更新，如何用混合動力技術橫跨為混合動力以及對汽車中控的調節和電機管理則成為了新時期的主題，同時在未來的發展中，也能夠有比較好的發展前景。

根據全球范圍內的混合動力汽車市場現狀分析，如果在短期內想要實現區域的全覆蓋，就勢必會在很長一段時間內出現低電功率和高電功率并存的問題，對于中間過渡部分的研究，則并不存在過多的意義。在未來的發展中，低電功率的汽車勢必會受到更多的追捧和歡迎，這主要是由于其較高的性價比來說的，但同樣對于企業而言，由于低電功率汽車的技術門檻和設備投入也比較低，便于企業大量生產，因此對于企業而言，也可以進行進一步的宣傳和推廣，因此也極有可能是未來發展的主流。除此之外，節能減排的政策對于汽車行業的影響是巨大的，根據現有的二氧化碳排放規定以及零排放技術的不斷創新，對于混合動力汽車的需求也在不斷增加，同時也會在一定程度上刺激混合動力汽車市場的發展。

大力發展混合動力汽車除了以傳統內燃機為主要驅動技術之外，還需要不斷開發燃料電池以及純電動汽車的生產，對于汽車動力系統的更新和優化仍然需要加大研究力度，使燃料電池汽車所配備的蓄電裝置在制動過程中能夠有效實現對能量回收的可能，同時對于汽車冷啟動時的耗時減少也需要制定出新的解決方案。目前由于我國電力驅動系統的研究已經趨于成熟，只需要再配備一個比較簡單的蓄電裝置即可以實現汽車混合動力功能。

對于純電動汽車的推廣和宣傳仍然需要大量的政策來刺激生產和打開市場。在短期內，純電力控制的動力電池系統技術仍然無法實現，相較于內燃機動力控制系統而言還有較大的差距。因此，對汽車動力系統配置勢必會增加一個小型的內燃機作為純電力汽車的增程器，這樣就能夠有效提高混合動力汽車的續航以及舒適性，使混合動力汽車能夠更快的融入市場，但仍然未能擺脫混合動力汽車的局限性。因此，在未來的發展中，還需要不斷加強對混合動力汽車的研究，實現可持續發展的目標。

4 結論

綜上所述，由于電驅動的混合動力汽車還沒有完全進入市場，因此內燃機驅動的混合動力汽車中仍然是當前汽車行業發展的主流。這就需要我們加大對電驅動的混合動力汽車研究，提高混合動力汽車的銷量，刺激汽車市場拓展，減少汽車尾氣排放，實現可持續發展。

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