4 发动机
    混合动力汽车是一种用发动机和电动机组合起来共同驱动的汽车，具有低污染（超低污染）、高效率、经济性能好等优点。在电动汽车的电力能源没有完全解决之前，综合发挥发动机汽车和电动汽车各自的优势，使发动机的燃料消耗率降到最低，发动机排放的污染减到最小，并充分发挥电力驱动的效率，这是混合动力汽车得以迅速发展的基础。

    4.1汽油发动机
    汽油发动机在当前混合动力汽车上占有主导地位，汽油发动机技术上已相当成熟，在节能和环保方面也取得了很大的进展。混合动力汽车选择发动机时，侧重于选用小型化、低油耗、低排放的发动机，并且控制在最佳效率范围内稳定运转，在混合动力汽车上除采用最新的各种节能和环保措施外，还采取以下控制方法：
      ·采用全新的理论和全新结构的发动机。
      ·由电动／发电机在短暂的时间内，完成发动机的启动加速，减少发动机的启动时间和排放。
      ·采用“开一关”控制方式，完全避开发动机的低效率运转（例如怠速）工况范围。
      ·减少泵气阻力和各种运动副中摩擦阻力等。
    1．汽油发动机节能和环保的主要技术措施
    为了节能和环保，现代汽油发动机采用了各种各样的机外或机内的控制技术，努力使发动机在节能和环保方面达到各国越来越严格的燃油消耗和排放标准的要求，因维护厂家的不同，各个厂家所采用的发动机降低燃油消耗和对有害气体排放的控制对策及具体措施各有不同的特色，在发动机燃烧室结构、活塞顶结构、气门结构、电控喷射系统、电子控制系统等各有特长。目前，混合动力汽车仍然是以选用发动机为主要方法，在选用发动机时应扬长避短，并结合不同的混合动力汽车所需要的发动机的使用特点，来取得最佳节能效果和“超低污染”的环保效果，当前汽油发动机节能和环保的主要技术措施见表3。通常，只是在小型混合动力汽车上才采用汽油发动机作为动力源。


    2．本田汽车公司Insight混合动力车的汽油发动机
    Insight混合动力车以汽油发动机为主要动力，电动／发电机为辅助动力，它们的动力配比为9: 1. Insight混合动力车的发动机为1L、直列三缸、直喷式、铝制气缸体。发动机最大功率为52 kW/ （6000r/min），转矩为91 N·m （4600 r/min），当电动机介入时，系统在1500 rpm时的扭矩为107N·m。发动机的质量仅为60 kg，是当前世界上1L级发动机中质量最小，效率最高的发动机。
    （1）极端稀薄燃烧技术。发动机的排气门采用铝制结构，进、排气门由同一个摇臂轴支撑，可以使进、排（用）气门之间的夹角达到30°，进气门接近垂直状态，紧凑排列的进、排（用）气门，可以增强进气时气体的旋转涡流，涡流的旋转速度比一般稀薄燃烧的发动机高出20%；并且进一步使燃烧室的结构更加紧凑，有利于稀薄燃烧气体充分混合。另外，发动机横置，进气口一侧朝前，这种设计有利于增加进气压力。
    每个气缸有四个气门，对发动机的混合气的控制起重要作用。使混合气的空燃比由过去23:1扩大到26:1的极端稀薄比例。
    在低速运转时，可以将每个气缸的两个进气门中的一个关闭，以增强发动机低速运转时进气的旋转涡流，可以使油气混合更加均匀，确保发动机在低速时仍然保持稀薄燃烧状态。
    （2）高效催化转化，实现超低污染。双催化转化器与发动机铝制气缸盖一体化，这样可以有效地加热催化转化器，促进催化反应，实现超低污染。当在理论空燃比工况下燃烧时，催化转化器能够吸附燃料燃烧后产生的大部分NOx，经过催化和转化后，由于HC和CO的还原作用，使NOx被还原为N2再排入大气，因此，Insight的HC、CO、NOx排放量比日本标准所规定的排放量低68%，催化转化器的重量也大大减小。
    发动机配置了“开一关”自动控制系统，能够在汽车启动时使发动机快速启动，并根据行驶工况，自动控制汽车发动机启动和关闭，进一步避免发动机在启动和低速运转时排气造成的污染，从而达到“超低污染”排放标准的要求。
    （3）先进的结构，降低发动机的质量。发动机气缸体采用铝合金压铸法制造，内铸薄壁钢衬套，油底壳用镁铸造，质量为2.1 kg，是铝制造的65%。凸轮轴由单级无声链驱动，然后通过四个气门摇臂操纵每缸的四个气门，气门摇臂采用滚轴承，有效地较少了摩擦，进气歧管用轻质材料制造。锻造的连杆经过表面碳化处理，强度提高，使每个连杆的质量降低到258g。在发动机轻量化方面，采取了新材料、新技术和新工艺，使得发动机的质量降低到60 kg。
    由于发动机采用铝合金、镁合金和轻质树脂等多种轻质材料制造零件，因此，该发动机是当今世界上最轻的1L发动机。
    （4）有效的措施减少运动副中摩擦阻力。为了减小活塞在由下止点向上止点运动因连杆作用力的“拍击”作用而产生的活塞与气缸壁的摩擦，气缸中心线与活塞中心线有微小的偏移。活塞微观表面呈波纹状，有利于保持活塞表面的油膜和润滑。活塞装有两道压缩环，其厚度分别为0.8 mm和1.0 mm，和2.0 mm的油环，采用低刚度弹簧，双环设计可以获得最小的活塞环缩进量，一方面提高了气密性，另一方面还使活塞与气缸壁的摩擦力大幅降低，与传统的结构相比，可以使摩擦能量损耗减少10%。
    气门摇臂轴和气门摇臂采用滚动轴承，使运动结构件之间的摩擦能量损失降低了70％左右，改进后的进气歧管，使泵气损失大大降低，降低了发动机各个部分的摩擦阻力，有效地提高了发动机的效率。
    按照日本汽车运行试验法规要求，Insight混合动力跑车在配置5挡变速器时创造了3L汽油行驶105 km的世界纪录，在配置无级变速器时创造了3L汽油行驶96 km的好成绩。

    4.2柴油发动机
    目前，柴油发动机在汽车上的应用逐渐增多，在节能和环保技术上已有很大的进展，近年来开发了多种小型化、低油耗、低排放和高性能的四冲程柴油发动机，已被各种混合动力汽车所采用，特别是在混合动力大中型客车上普遍采用，一般所采取的控制策略为：
     ·采用多气门技术，废气涡轮增压技术，增压中冷技术，高压喷射或超高压喷射，电磁定时控制，扩散燃烧和稀薄燃烧等新技术。
     ·采用部分废气再循环来降低NOx或采用新型NOx催化剂来降低NOx的排放。采颗粒滤清器（DPF）减少黑烟中的固体颗粒。柴油机四效催化转化器可以同时净化废气中的HC、CO、CNx和碳颗粒（PM）中的SOF （Soluble Organic Fraction，有机溶剂可熔成分）；采用小型柴油发动机的燃油经济性优于汽油机。
    1．柴油发动机节能和环保的主要技术措施
    现代柴油发动机在节能和环保方面，已经采取了各种先进的技术措施。根据混合动力汽车上发动机使用的特点，利用电动／发电机调节功率输出，保持柴油发动机在一定范围内定地运转，充分利用柴油发动机的特性，进一步降低燃料消耗并减少了排气污染，柴油发动机节能和环保的主要技术如表4所示。

    2．大众高尔夫TDIHybrid柴油混合动力发动机
    大众高尔夫TDI Hyrid混合动力汽车采用的是著名的TDI柴油引擎，其结构为直列3缸，排量1.2L，最大功率75 hp，最大扭矩182N·m，其燃油系统采用高压共轨系统。高尔夫TDIHybrid概念车的百公里平均油耗为3.5 L，其CO2排放量可达89 g/km的优异水平。其电动／发电机最大功率为27 hp，最大扭矩为142N·m。电池采用镍氢电池模块，重量为45kg，电压为220V，储电量为1.4 kW/h。整车配备七速DSG双离合器变速箱，采用两片干式离合器，与过去的湿式离合器相比较，具有轻量化的优势。
    3．福特汽车公司Prodigy发动机
    福特汽车公司Prodigy配置直列四缸、1.2 L、四气门直喷式DLATA发动机，功率为54.4 kW，转矩为153 N·m. DLATA代表直接喷射、铝缸体、贯穿式螺栓总成的一种新型结构的发动机，这种发动机结构在世界上是首创。发动机装在汽车的前部，通过自动离合器、MTX-75型五挡变速器、主减速齿轮和差速器齿轮，带动汽车前轴行驶。其结构与传统的内燃机汽车基本相同，动力系统总质量488kg。发动机的输出轴上装有电动／发电机（S/A），它代替了发动机的飞轮和发动机的启动电动机，能够快速启动发动机。发动机启动后所发出的电能储存到电池组中。

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