浅析内燃机在混合动力汽车上的应用

姚晓山　刘谊露　杨光　胡亮　王凡

摘 要：节能环保已经成为新时代的代名词之一，对于汽车而言，电池技术的发展并不能完全满足汽车的需要，因此大多企业都采用内燃机和电动机混合驱动的方式，而内燃机和电力机混合驱动也成为了当下汽车发展的热潮。相较于普通的燃油汽车而言，混合动力汽车能够更好的提高内燃机的应用效能，能够根据使用者的不同需求及时进行动力转换，从而实现高效、节能和环保的发展目的。本文阐述了混合动力汽车的基本原理，以及内燃机在混合动力汽车中的应用，为混合动力汽车的发展提供一定的理论依据。

关键词：内燃机 混合动力汽车 节能 环保 高效 应用

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 混合動力汽车的基本原理

混合动力汽车相较于普通汽车而言，一般是由内燃机、发电机以及储电装置作为动力的来源，通过汽车的中控中心来协调汽车的动力，使得燃料转化能够更加充足，动力较强，同时也能够有效减少汽车尾气的排放，符合我国可持续发展的目标和要求。对于混合动力汽车而言，在汽车制动和下坡时，可以通过开启能量回收装置的方式，将内燃机的动能转化为电能储存起来，从而实现混合动力汽车的高效应用。而这一改变的最大优点在于能够有效改善传统汽车的燃油性能，减少尾气的排放，符合新时期可持续发展的要求。在混合动力汽车的系统中，内燃机和发动机之间的配合必须要协调统一的，要求电能和燃油能够同时为汽车提供动力，这一变化也能够有效提高汽车性能，具体体现在低速行驶时，由电力来提供动力;而高速行驶时则需要由燃油来提供动力，从而达到兼顾经济性和实用性的目的。

内燃机混合动力汽车在过去的十年中已经有了一定的发展，在结构上也逐渐趋于稳定，传统的内燃机已经不能满足当前汽车发展的需要，因此内燃机、电机、储能装置、变换器新的一体化结构为代表的内燃机混合动力汽车登上了历史的舞台，现在内燃机在混合动力汽车中的应用总体就如图1所示。

2 内燃机在混合动力汽车中的应用分析

2.1 内燃机在电驱动混合动力汽车中的应用

顾名思义，电驱动混合动力汽车是以电动机为主要驱动方式的混合动力汽车，其主要操作方式是将内燃机的发电机和电动机进行串联，构成整个混合动力汽车的动力系统，这种汽车一般都会具有比较明显的充电接口，而内燃机在电驱动混合动力汽车中主要起辅助作用。在行驶过程中，内燃机通过发电机来转化电能，并根据车辆用电情况来进行分配。这种混合动力汽车主要是由电动机驱动的，当汽车的负荷比较小，速度比较慢的时候，就由电池来提供电能，同时也给汽车提供电动力;当汽车的负荷比较大，并且行驶速度比较快的时候，则需要内燃机和发电机同时来提供动能，满足汽车在加速和爬坡时动力需求，增大汽车的功率。相较于燃油汽车而言，混合动力汽车更适合在城市内的通勤使用，汽车结构简单，消耗较低，能够使汽车发挥最大的效益，同时还能够有效减少由于城市内拥堵低速所带来的内燃机空转等问题，从而提高内燃机的效率，减少汽车尾气的排放。

2.2 内燃机在电辅助混合动力汽车中的应用

电辅助混合动力汽车不同于电驱动混合动力汽车，这类汽车的主要动力来源仍然是以内燃机为主，其所带有的电动机功率较小，因此在行驶过程中，电动机主要起辅助作用，同样该类汽车无论是配套电池组还是购买成本都相对较低，并且在汽车尾气排放方面具有不俗的表现，从而获得了较高的市场认可度。

2.3 内燃机在油电混合动力汽车中的应用

油电混合动力汽车的功率较大，因此对于能量的回收率也比较高，在汽车行驶过程中，油电混合动力汽车能够有更强的动力，这主要是由于油电混合动力汽车具有单独的发电机和电动机，并且内燃机和电动机可以分开为汽车提供动力，也能够合二为一，二者之间是相辅相成的。

目前我国以内燃机作为动力的传统机械动力通道和以电力驱动作为动力的电力驱动通道都是可以相互叠加的，最高可以为汽车提供100kW的混合功率。除此之外，将内燃机和发电机相连，在汽车负荷较小，并且低速行驶的条件下，能够有效地将能量回收，存储在发电机中，不仅能够降低油耗，同时还能够保证汽车性能，减少汽车尾气的排放，充分实现绿色发展与经济效益的并重。

3 混合动力汽车的发展和展望

近年来，混合动力汽车的技术发展有了质的飞跃。在早期的混合动力汽车生产和发展过程中，其重点是混合动力系统的动力分配以及如何能够更高效的实现电气化的工作效率。而目前随着混合动力汽车生产技术的不断发展，对于混合动力汽车的研究也在不断更新，如何用混合动力技术横跨为混合动力以及對汽车中控的调节和电机管理则成为了新时期的主题，同时在未来的发展中，也能够有比较好的发展前景。

根据全球范围内的混合动力汽车市场现状分析，如果在短期内想要实现区域的全覆盖，就势必会在很长一段时间内出现低电功率和高电功率并存的问题，对于中间过渡部分的研究，则并不存在过多的意义。在未来的发展中，低电功率的汽车势必会受到更多的追捧和欢迎，这主要是由于其较高的性价比来说的，但同样对于企业而言，由于低电功率汽车的技术门槛和设备投入也比较低，便于企业大量生产，因此对于企业而言，也可以进行进一步的宣传和推广，因此也极有可能是未来发展的主流。除此之外，节能减排的政策对于汽车行业的影响是巨大的，根据现有的二氧化碳排放规定以及零排放技术的不断创新，对于混合动力汽车的需求也在不断增加，同时也会在一定程度上刺激混合动力汽车市场的发展。

大力发展混合动力汽车除了以传统内燃机为主要驱动技术之外，还需要不断开发燃料电池以及纯电动汽车的生产，对于汽车动力系统的更新和优化仍然需要加大研究力度，使燃料电池汽车所配备的蓄电装置在制动过程中能够有效实现对能量回收的可能，同时对于汽车冷启动时的耗时减少也需要制定出新的解决方案。目前由于我国电力驱动系统的研究已经趋于成熟，只需要再配备一个比较简单的蓄电装置即可以实现汽车混合动力功能。

对于纯电动汽车的推广和宣传仍然需要大量的政策来刺激生产和打开市场。在短期内，纯电力控制的动力电池系统技术仍然无法实现，相较于内燃机动力控制系统而言还有较大的差距。因此，对汽车动力系统配置势必会增加一个小型的内燃机作为纯电力汽车的增程器，这样就能够有效提高混合动力汽车的续航以及舒适性，使混合动力汽车能够更快的融入市场，但仍然未能摆脱混合动力汽车的局限性。因此，在未来的发展中，还需要不断加强对混合动力汽车的研究，实现可持续发展的目标。

4 结论

综上所述，由于电驱动的混合动力汽车还没有完全进入市场，因此内燃机驱动的混合动力汽车中仍然是当前汽车行业发展的主流。这就需要我们加大对电驱动的混合动力汽车研究，提高混合动力汽车的销量，刺激汽车市场拓展，减少汽车尾气排放，实现可持续发展。

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