“混動+阿特金森”組合浮出

放眼當前汽車市場,採用阿特金森循環發動機的車型越來越多,在2019年發佈或上市的新車之中,諸如東風本田艾力紳、全新豐田卡羅拉以及近日在2019年廣州車展開啟預售的廣汽本田全新皓影等混動版車型,都配有阿特金森循環發動機。


“混動+阿特金森”組合浮出

說到這裡,你可能已經察覺到:搭載有阿特金森循環發動機的車型,似乎以混合動力居多。

事實的確如此。

因何結合?

目前,市場上的發動機大多數採用的是奧托循環,阿特金森循環則是另一種內燃機的工作形式,通過延長做功行程,縮短壓縮行程,使得膨脹比大於壓縮比。它可以更加有效的利用燃燒後廢氣殘存的高壓,在燃燒效率方面比傳統的奧托循環發動機高不少。

而萬事萬物都有利弊,阿特金森也不例外。阿特金森循環發動機因為進氣少,只有在比較窄的轉速區間才能達到最佳狀態,在低速或高速運轉時則會出現動力不足的問題,油耗也會比較高。此外,複雜的連桿結構一定程度限制了其大範圍的使用。

不過,當應用於混動汽車中,阿特金森循環發動機的缺陷似乎被無限縮小了。與傳統的奧托循環發動機相比,阿特金森循環發動機配合電動機能實現更高經濟性。在汽車起動與低速階段,電動機低速扭矩大的特性恰好彌補了阿特金森循環發動機低速扭矩差的特性。另外,阿特金森循環發動機的高熱效率也能更好地滿足此類環保車型自身的特點。

鑑於此,從目前來看,採用阿特金森循環發動機的車型確實以油電混動車型為主,而是否採用阿特金森循環發動機也已成為先進混合動力車型的標誌之一。

當然,值得注意的是,隨著技術的進步,如今很多車型使用的發動機已經同時具備阿特金森+奧托雙循環,因為如此一來,發動機便可以在不同的工況條件下采用最佳的循環方式,進而達到提高發動機熱效率、降低油耗的效果,也不失為一種好方案。

據悉,諸如第八代凱美瑞使用的發動機、漢蘭達使用的2.0T發動機、馬自達的創馳藍天發動機、大眾EA888低功率2.0T發動機等都具備雙循環技術。

誰在實踐?

最早應用阿特金森循環技術的是日系車企。

先看豐田,在業內有“混動包含豐田混動、其他混動”的說法,這得益於豐田成熟的技術——豐田混動系統(Toyota Hybrid System,THS)。THS動力系統最早被用於1997年發佈的第一代普銳斯(Puris)上,2003年在一代技術基礎上推出THSII二代技術。二代技術應用的車型最廣泛,在普銳斯、卡羅拉、凱美瑞、雷凌、豐田雷克薩斯IS300h/GS300h等混動車型上都得到了應用。

“混動+阿特金森”組合浮出

而THS系統最為關鍵的技術就是E-CVT混合動力變速器,匹配阿特金森循環發動機。THS系統的優點在對它電機功率和電池容量沒有太高的要求,可以有效降低整車成本,另外THS系統的能量利用效率很高,幾乎沒有浪費的情況。目前,豐田混動系統已經發展到了第4代。

同屬日系的本田,在阿特金森循環的運用上也不甘示弱。據悉,本田i-MMD混動系統由2.0L阿特金森循環雙頂置凸輪軸(DOHC)汽油發動機與雙電機、動力控制單元PCU及電壓控制單元、高功率鋰離子電池等組成。2.0L阿特金森循環發動機最大功率107 kW,最大扭矩175 N·m,熱效率高達40.6%。2.0L發動機+E-CVT變速箱的組合使得綜合最大功率可達158kW。EV、混動和發動機直連驅動三種行駛模式根據工況可以無縫切換、高效節能,發動機和電機之間的切換非常順滑。

一定程度來說,本田i-MMD混動系統的出現對現有的豐田THS系統形成了一定的衝擊。從技術先進性上來看,本田的i-MMD系統略高一籌,豐田THSI僅支持純電和油電混動兩種驅動模式。在動力切換平順性和燃油經濟性方面,本田i-MMD混動系統也都略佔優勢。

對比日系車企,其他系別車企在阿特金森循環發動機的應用上各有差異。

美系的福特,在蒙迪歐插電混動版車型上搭載了一臺2.0L阿特金森循環發動機和一個9kW·h的鋰電池,傳動系統則是E-CVT電控無級變速箱。不足的是,蒙迪歐混動版並沒有辦法讓發動機和電動機同時工作,在動力性上可能會稍差一些。

韓系的現代,其首款集阿特金森循環、冷卻廢氣再循環(EGR)及長衝程特性於一身的Kappa 1.6L GDI發動機已經搭載到Ioniq全新混動車上。合資方面, 8月14日,北京現代發佈了領動新款車型——插電混動版本,搭載12.9kW·h風冷三元鋰電池,使用阿特金森循環的kappa1.6升四缸發動機,最高續航1037km,純電續航最高85km,百公里綜合油耗僅1L。

視線轉向國內,自主車企阿特金森循環發動機研發起步較晚。2009年,長安自主研發的阿特金森(Atkinson)循環發動機通過項目驗收,打破了國內阿特金森循環發動機的空白。長安這款阿特金森循環發動機將壓縮比提高到12,通過對電噴系統優化匹配、調整噴油量和點火提前角,發動機熱效率更高。

另外,廣汽近年來阿特金森循環研製方面也有所突破,其在2018年9月發佈的2019款GS4 PHEV上搭載了當時國內唯一實現量產且具有完全知識產權的自主研發ATK阿特金森發動機,這臺1.5L ATK阿特金森發動機,壓縮比高達13:1,更高的熱效率帶來更低的油耗,綜合油耗低至1.7L/100km,百公里加速達到9.9秒。此外,上汽榮威RX3的1.6L阿特金森發動機等也展現了國內自主品牌近些年對阿特金森循環的關注。


蓋世小結:

如今,國內外油耗排放法規日益嚴苛,7月1日起,北京、上海、天津、河北、廣東等多地開始實施國六排放標準,國外方面,歐盟規定到2020年歐洲的汽車製造商生產95%的新車每公里排放的二氧化碳不得超過95g,2021年100%車輛必須達標。

在此背景之下,區別於傳統燃油車,混合動力汽車因省油和環保的優勢,逐漸被消費者熟知並認可。而阿特金森循環發動機可與混合動力汽車形成良好的搭配,未來可能會迎來更多的應用。而就自主車企來說,無論是為了應對排放標準,還是從提升提升自身實力上講,對阿特金森循環技術的開發依然方興未艾。


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