LY混動(dòng)

一種全新結(jié)構(gòu)的高效增程系統(tǒng)介紹

LY說(shuō)新能源 2019-07-15 07:35

在三年多前，為了找到一種最佳的使用生物質(zhì)沼氣能源的方式，聯(lián)合新能源汽車的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)出了一種新型增程車結(jié)構(gòu)。這是一種短途使用純電、長(zhǎng)途使用增程的可拆卸增程結(jié)構(gòu)。

這三年多的時(shí)間中，學(xué)習(xí)了大量的資料課本。然后利用了所學(xué)到的知識(shí)設(shè)計(jì)一款高效增程系統(tǒng)。

下面介紹這個(gè)系統(tǒng)。

首先，我們一起了解一下阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)原理。

1882年，James Atkinson發(fā)明了一款發(fā)動(dòng)機(jī)，與當(dāng)時(shí)的奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的是，這款發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮行程和做功行程時(shí)，活塞的位移是不一樣的。阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)使用了較為復(fù)雜的連桿作為動(dòng)力從活塞到曲軸的輸出，而活塞實(shí)際行程如下圖所示（阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)活塞行程較長(zhǎng)，動(dòng)畫(huà)中未予表現(xiàn)）。

『活塞行程由藍(lán)黃紅綠四個(gè)色塊表示，依次為：吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)行程』

這種設(shè)計(jì)很巧妙，用不同的連桿機(jī)制協(xié)同工作，使得各個(gè)行程幅度不同，不僅有效的改良了進(jìn)排氣情況，膨脹比大于壓縮比更是阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)最大的特點(diǎn)。更長(zhǎng)的膨脹行程可以更有效的利用燃燒后廢氣仍然存有的高壓，所以燃油效率也比奧托循環(huán)更高一些。

『連桿的引入不僅影響了活塞行程，作用在曲軸上的力矩發(fā)生了改變』

但復(fù)雜的連桿在體積上和故障情況都不如奧托發(fā)動(dòng)機(jī)，所以在汽車上未能普及，不過(guò)船用、發(fā)電等大型柴油機(jī)在很大程度上借鑒了阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)這種特性。而如果是用在小功率增程發(fā)動(dòng)機(jī)上。這種Atkinson結(jié)構(gòu)有著非常大的優(yōu)勢(shì)，雖然豐田普銳斯、傳祺插混都宣稱使用了阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)，但從實(shí)際結(jié)構(gòu)來(lái)看，目前所有的Atkinson發(fā)動(dòng)機(jī)本質(zhì)上是米勒循環(huán)的方式。

為什么不用最原本的Atkinson結(jié)構(gòu)？Atkinson結(jié)構(gòu)也有諸多的缺點(diǎn)，比如功率密度較低?？煽啃圆?、體積過(guò)大等等。

但是，這些問(wèn)題在本文介紹的一種全新結(jié)構(gòu)的高效增程系統(tǒng)中，通過(guò)車輛部件復(fù)用克服這些缺點(diǎn)。

先介紹一下這個(gè)結(jié)構(gòu)的主要部件。

發(fā)動(dòng)機(jī)部件使用宗申捍威350.僅僅使用單缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。并將這個(gè)缸體的改成阿特金森的結(jié)構(gòu)，可以保證缸體活塞在轉(zhuǎn)動(dòng)支架轉(zhuǎn)速1000RPM情況，能夠輸出7~8KW的功率。發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

一個(gè)R16的五菱宏光S3全尺寸備胎、備胎支架。備胎及其支架作為配重塊，重量在20KG。備胎支架與350CC發(fā)動(dòng)機(jī)活塞桿組成一個(gè)阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。

一個(gè)使用備胎支架作為傳動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比是1:5，為皮帶傳動(dòng)。

永磁發(fā)電電動(dòng)機(jī)10KWe，以電動(dòng)驅(qū)動(dòng)效率優(yōu)先，發(fā)電只是作為備用。即便發(fā)電效率較單純發(fā)電的直流電機(jī)低5%，這樣的設(shè)計(jì)也是合理的有效的。額定發(fā)電轉(zhuǎn)速5000RPM。

備胎支架、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和350CC發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是可以拆卸的。

上面的機(jī)械部件還在詳細(xì)的solidworks 3D設(shè)計(jì)中。設(shè)計(jì)完成后將會(huì)相關(guān)設(shè)計(jì)源文件打包發(fā)到這里。

這里樣的增程系統(tǒng)是否高效？不得而知，也許做出來(lái)因做工粗糙，發(fā)電機(jī)效率較低。實(shí)際的發(fā)電效率還會(huì)比網(wǎng)絡(luò)上售賣的8KW增程系統(tǒng)還要低。但是這樣的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是增程系統(tǒng)整體系統(tǒng)質(zhì)量輕。也許專業(yè)工程師和大廠有條件將這樣的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在使用電動(dòng)車上備胎作為配重塊、阿特金森結(jié)構(gòu)體、皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。復(fù)用了車身上零部件。有望僅增加缸體和活塞的重量。就可以得到一個(gè)增程系統(tǒng)，而且這個(gè)增程系統(tǒng)是可以拆卸。其能量密度得到了保證。

在這個(gè)設(shè)計(jì)中，為了用車的噪音降低、舒適性和阿特金森結(jié)構(gòu)的限制、缸體活塞的運(yùn)動(dòng)速度不能太快，并且只能是單缸發(fā)動(dòng)機(jī)。如后期能夠?qū)⑴帕刻嵘?00CC?；钊B桿轉(zhuǎn)速800~900RPM。發(fā)電功率在15KWe。這樣的系統(tǒng)才可能更好滿足LY混動(dòng)車增程需求。

至于效率，如由我設(shè)計(jì)及制造的過(guò)程，將會(huì)遠(yuǎn)低于市面銷售28%的綜合發(fā)電效率。在這里只是將自己的一些想法記錄、以便日后有條件的時(shí)候?qū)嵺`。