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混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

 pgl147258 2014-09-12

【修汽车的舒克的回答(16票)】:

混合动力的知识我就不多介绍了。知乎上很多。废话不多说,上图。

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

这个是丰田普锐斯的结构图,这就是传说中的混合结构,并联加串联。其中的动力飞陪组件其实就是一个行星齿轮,加加速机构,如下图实物所示。也是丰田引以为豪的无极变速,两个电机加发动机,真的是无极变速啊。这个结构很简单,很逆天,机械之美得到充分的体现,丰田申请了专利,所以国际上任何一家汽车公司想研发混合动力绕开丰田的专利是灰常困难的,国内除外,你懂的。这个是丰田普锐斯的结构图,这就是传说中的混合结构,并联加串联。其中的动力飞陪组件其实就是一个行星齿轮,加加速机构,如下图实物所示。也是丰田引以为豪的无极变速,两个电机加发动机,真的是无极变速啊。这个结构很简单,很逆天,机械之美得到充分的体现,丰田申请了专利,所以国际上任何一家汽车公司想研发混合动力绕开丰田的专利是灰常困难的,国内除外,你懂的。

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

图一中MG1和MG2是两个永磁同步电机。MG1是驱动电机接行星齿轮的齿圈,MG2是发电机接行星齿轮的太阳轮,发动机接行星架,然后经过减速机构输出给前轴。图一中MG1和MG2是两个永磁同步电机。MG1是驱动电机接行星齿轮的齿圈,MG2是发电机接行星齿轮的太阳轮,发动机接行星架,然后经过减速机构输出给前轴。

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

发动机,发电机和驱动电机的功率和转速与输出到轴上的功率与转速是什么样的关系,有公式推导,我比较懒就不粘贴复制了,给你定性的分析一下。

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

起步和倒车的过程中,车速比较慢,不需要出车特别大的功率,这个时候只靠纯电机驱动就可以。这里需要强调的是,在起步过程中,如果ECU判断你踩下的油门幅度比较大,认为驾驶员想要更大的加速度,发动机也会介入,这个时候输出轴的功率就是电机和发动机的某种叠加,不是简单的发动机功率+驱动电机功率。起步和倒车的过程中,车速比较慢,不需要出车特别大的功率,这个时候只靠纯电机驱动就可以。这里需要强调的是,在起步过程中,如果ECU判断你踩下的油门幅度比较大,认为驾驶员想要更大的加速度,发动机也会介入,这个时候输出轴的功率就是电机和发动机的某种叠加,不是简单的发动机功率+驱动电机功率。

这里顺便给你解答一下,为什么普锐斯和福克斯同样是1.8排量马力有差别,锐斯的发动机是阿特金森循环的发动机,阿特金森/米勒循环发动机的特性主要有两点:独特的进气方式让低速扭矩很差;长活塞行程不利于高转速运转。在低速时,本来就稀薄的混合气在“反流”之后变得更少,这让该类发动机低速扭矩表现很差,用于车辆起步显然动力不够。而较长的活塞行程确实可以充分的利用燃油的能量,提升经济性,但也因此限制了转速的升高,加速性能也变差,在民用车上,为了平衡,通常行程与缸径两个数据是接近的。这导致阿特金森/米勒循环发动机“升功率”这个性能指标会很低,1.8L引擎的输出仅有98匹/14.5Kgm,与奥托循环1.8L(福克斯)发动机相比,性能参数差距太大,作为汽车动力系统没有竞争力。

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

1-2-3-4为传统发动机PV图,6-2-3-5为阿特金森/米勒循环

较长的活塞行程确实可以充分的利用燃油的能量,提升经济性,但也因此限制了转速的升高,加速性能也变差,并且“升功率”这个性能指标会很低。而追求性能,尤其是追求高速性能的赛车发动机,往往行程与活塞直径的比值会很低。在民用车上,为了平衡,通常行程与缸径两个数据是接近的

由于普锐斯有两套动力系统,电机和发动机,最后加速度不一定比福克斯差。以比亚迪秦为例,100公里加速度达到逆天的5.9s,秦纯靠它那2.0L的发动机是绝对达不到的。

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

加速和上坡,就是前面介绍的,发动机和电机共同作用,二者的功率非线性叠加到输出轴,也就是ssss店的跟你说的普锐斯是1.8发动机加0.6的电动机,能达到2.4排量的动力,这句话定性是对的,定量是错的,你也没有必要去深究具体等价于多大的排量,这个计算比较复杂,我回答问题不喜欢列公式给你看,第一,我比较懒,第二你们也懒得看。加速和上坡,就是前面介绍的,发动机和电机共同作用,二者的功率非线性叠加到输出轴,也就是ssss店的跟你说的普锐斯是1.8发动机加0.6的电动机,能达到2.4排量的动力,这句话定性是对的,定量是错的,你也没有必要去深究具体等价于多大的排量,这个计算比较复杂,我回答问题不喜欢列公式给你看,第一,我比较懒,第二你们也懒得看。

参考资料:

丰田普锐斯混合动力工作原理

【知乎用户的回答(7票)】:

谢邀。

@修汽车的舒克 的基础上补充。

Q1:为什么同为1.8,马力差那么多?

与普通奥托发动机相比,阿特金森/米勒循环发动机关节气门更晚(比如,普通发动机为延迟30°关闭;而阿特金森/米勒循环发动机为延迟75°关闭),导致一部分高压混合气反向流回歧管,因此实际上阿特金森/米勒循环发动机的混合气的量少了。混合气的量少了,爆炸释放出来的热能就变少,能够转变的机械能、输出的功率自然会变少。相比普通发动机,阿特金森/米勒循环发动机的动力性能要差一些。

那为什么普锐斯还要采用阿特金森/米勒循环呢?

阿特金森/米勒循环发动机的优点:更晚关闭进气门,更晚关闭排气门,因此相对而言爆炸后的高压混合气做功的时间更长,同样质量的混合气做的功变多了。相比普通发动机,阿特金森/米勒循环发动机的油耗会更好

由于阿特金森/米勒循环发动机动力性较差,因此在传统车上无广泛应用;而混合动力汽车有大电机辅助输出动力,因此损失一部分发动机的动力性能来换取更好的油耗对混动来说是可以接受的。

Q2:实际马力最大应该是多少?怎么算的?

题主问的是马力,本来应该计算整车输出功率的,

但计算整车输出功率需要普锐斯的发动机、电动机的特性,暂没找到相关资料。

因此在这里介绍一下整车输出扭矩的计算,仅供参考。

查了下丰田的混合动力相关专利,

混合动力汽车和自然吸气汽车在同排量的情况下,为什么马力有差别?

在上面的“特开2012-111433”里面给出了如下的一个公式

Ter=Te×1/(1+ρ)???(2)

公式中,Te为发动机输出的扭矩,Ter为用于输出动力的部分Te,ρ是行星齿轮中太阳轮与齿圈的齿数比。

普锐斯的太阳轮齿数为30,齿圈齿数为78,因此ρ = 30 / 78 = 0.385

Te最大为142Nm,

可得到Te最后用于输出动力的部分为:142 ×1/(1+0.385)= 102.5Nm ≈ 103Nm

电动机最大扭矩为207Nm。

假设发动机和电动机可以同时达到最大扭矩,理论上整车输出的最大扭矩为207+103NM = 310Nm。

虽然实际上,由于

(1)发动机、电动机的扭矩都与转速相关

(2)发动机、电动机的转速彼此相关

发动机、电机的扭矩不会同时达到最大;但即使是电动机单独出力,也有207Nm的扭矩,说能达到“2.4排量的动力”并不过分。

.

【谭超的回答(0票)】:

你这问题首先就不对或不能这么问 因为本身各厂家的技术不同 造出来同排量的发动机动力却不同是很正常很合理的事 打个比方 难道比亚迪和法拉利的同排量发动机动力一样吗?

原文地址:知乎

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