提高汽車燃油經(jīng)濟性的措施摘要：汽車燃油經(jīng)濟性是汽車的一個重要性能指標。它關(guān)系到使用者和運輸企業(yè)的經(jīng)濟利益。在汽車使用說明書中最引人注意的技術(shù)參數(shù)之一是燃油消耗。隨著燃油日趨緊缺和價格的不斷攀升。提高汽車燃油經(jīng)濟性，有著重大的現(xiàn)實和經(jīng)濟意義，也是汽車制造者和使用者共同關(guān)心的研究課題。影響汽車燃油經(jīng)濟性的因素是多方面的，影響汽車燃油經(jīng)濟性的重要因素是發(fā)動機性能，同時還有其它因素的影響,包括汽車的構(gòu)造、駕駛技術(shù)和道路情況等。提高汽車的燃油經(jīng)濟性可以從改進汽車的技術(shù)狀況、掌握一定的駕駛技術(shù)等方面入手。本文將分析并介紹關(guān)于汽車燃油經(jīng)濟性的措施。關(guān)鍵詞：汽車；燃油經(jīng)濟性；發(fā)動機；汽車技術(shù)狀況；駕駛技術(shù).Measures to improve fuel economy of automobileAbstract: The automobile fuel economy is one of the important performance indexes of the automobile. It is related to the economic interests of users and transportation companies. One of the most interesting technical parameters in the specification of motor vehicles is fuel consumption. With the increasing shortage of fuel and the rising price. To improve the fuel economy of automobile has great practical and economic significance, and it is also a research topic of common concern for automobile manufacturers and users.影響汽車燃油經(jīng)濟性的因素是多方面的,影響汽車燃油經(jīng)濟性的重要因素是發(fā)動機性能,同時還有其它因素的影響,包括汽車的構(gòu)造、駕駛技術(shù)和道路情況等。提高汽車的燃油經(jīng)濟性可以從改進汽車的技術(shù)狀況、掌握一定的駕駛技術(shù)等方面入手。本文將分析并介紹關(guān)于汽車燃油經(jīng)濟性的措施。 Are many factors affecting the automobile fuel economy and an important factor to affect the fuel economy of the vehicles engine performance, at the same time, there are other factors, including vehicle structure, driving technology and road conditions. Improve the fuel economy of the car can be improved from the technical status of the car, master certain driving technology, etc. This article will analyze and introduce the measure of the fuel economy of the automobile.Keywords: Automobile； fuel economy； engine； automobile technology status； driving technology.III目 錄1 緒論11.1 燃油經(jīng)濟性的含義11.2 燃油經(jīng)濟性的評價指標12 燃油經(jīng)濟性的影響因素12.1 發(fā)動機與油耗的關(guān)系12.2 輪胎與油耗的關(guān)系22.3 車重與油耗的關(guān)系22.4汽車的傳動系對汽車燃油經(jīng)濟性的影響22.5 風(fēng)阻系數(shù)23 提高燃油經(jīng)濟性的措施23.1 技術(shù)層面的措施23.1.1提高燃油經(jīng)濟性的技術(shù)分析23.1.2 提高燃油經(jīng)濟性的具體措施53.2 駕駛層面的措施74 混合動力對燃油經(jīng)濟性的提高84.1 混合動力汽車84.2混合動力技術(shù)與發(fā)動機改進技術(shù)的經(jīng)濟性對比94.3 混合動力提高汽車燃油經(jīng)濟性的措施114.4 混合動力汽車提高燃油經(jīng)濟性的主要策略125 總結(jié)13參考文獻14致謝151 緒論1.1 燃油經(jīng)濟性的含義汽車燃油經(jīng)濟性，是指汽車以最少的燃油消耗完成單位運輸工作量的能力。汽車燃油經(jīng)濟性通常用有效燃油消耗率（發(fā)動機每輸出1KWh的有效功所消耗的燃油量稱為有效燃油消耗率，記作be，單位為g/（KWh）。或有效熱效率（燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為有效功的百分數(shù)稱為有效熱效率）評價。但它們均不能反映發(fā)動機在具體汽車上的功率利用情況及行駛條件的影響，它們一般不直接用于評價汽車燃油經(jīng)濟性。1.2 燃油經(jīng)濟性的評價指標評價汽車燃油經(jīng)濟性，常選取單位行程的燃油消耗量（L/100km）或單位運輸工作的燃油消耗量（L/l00tkm、L/tkm）作為評價指標。其數(shù)值越大，汽車燃油經(jīng)濟性越差。汽車燃油經(jīng)濟性也可用汽車消耗單位量燃油所經(jīng)過的行程作為評價指標，稱為汽車經(jīng)濟性因數(shù)。例如，美國采用每加侖燃油行駛的英里數(shù)，即MPG或mile/gal來評價燃油經(jīng)濟性，其數(shù)值越大，汽車的燃油經(jīng)濟性越好。汽車在使用過程中，載荷和道路條件對汽車燃油的消耗影響很大，也可采用燃油消耗量Q（單位為L100km）與有效載荷C（單位：t）之間的關(guān)系曲線，評價在不同道路條件下汽車燃油經(jīng)濟性，稱之為平均燃油運行消耗特性。汽油的燃油經(jīng)濟性指標與發(fā)動機的特性和汽車的自重、車速及各種運動阻力如空氣阻力、滾動阻力和爬坡阻力等大小、傳動系的效率及減速比等都有關(guān)系，因而在數(shù)值上往往與實際情況有差別。2 燃油經(jīng)濟性的影響因素2.1 發(fā)動機與油耗的關(guān)系發(fā)動機工作過程中影響油耗的兩個重要因素是過量空氣系數(shù)和發(fā)動機負荷，這個值都有一個理論上的最佳值。在實際工作過程中，過量空氣系數(shù)和發(fā)動機負荷的實際值越接近理論值，汽車就越省油。有的人往往把油耗的大小與發(fā)動機的排量聯(lián)系在一起，認為大排量的發(fā)動機的油耗會大于小排量的發(fā)動機。發(fā)動機在負荷為90 、空燃比為1.05：1時燃燒效率最高。2.2 輪胎與油耗的關(guān)系輪胎作為汽車的關(guān)鍵承載部件之一，承受車輛負荷、向路面?zhèn)鬟f驅(qū)動力和制動力等作用。輪胎工作氣壓直接關(guān)系到汽車的燃油經(jīng)濟性。胎面上的花紋是輪胎與路面直接接觸的唯一部位，它的形狀、排布蘊藏著輪胎科技的精華，直接影響著輪胎的附著力和滾動阻力等性能。不同類型花紋的輪胎的燃油消耗率不同。折線花紋輪胎比一般花紋輪胎要省油。節(jié)油輪胎比起同規(guī)格產(chǎn)品來說，在負載不變的情況下滾動阻力值平均降低21至24 。由于每減少35的滾動阻力就能節(jié)約1的燃油消耗，因此，如果一部車使用四條節(jié)油輪胎，平均可降低約5的汽車燃油量。2.3 車重與油耗的關(guān)系對一臺使用中的車輛，車重對油耗的影響也大。行駛同樣的距離，越重的車做功越多。也就需要更多的燃油。2.4汽車的傳動系對汽車燃油經(jīng)濟性的影響汽車的傳動系對汽車的燃油經(jīng)濟性有重要影響。變速器檔位越多，不但汽車換檔平順，而且使發(fā)動機增加了處于經(jīng)濟工況下運行的機會，有利于提高燃油經(jīng)濟性。因此現(xiàn)代汽車都是趨向于5檔或以上變速器，或者采用無級變速，保證在任何條件下具有使發(fā)動機在最經(jīng)濟工況下工作的可能性。由發(fā)動機負荷特性可知，當發(fā)動機負荷相同時，一般是轉(zhuǎn)速越低燃油消耗率越小。檔位越多越省油，無級變速CVT更省油。2.5 風(fēng)阻系數(shù)汽車的造型對燃油經(jīng)濟性有重要影響，車速越快影響越大?？諝庾枇εc速度的平方成正比，這就是人們常說的“風(fēng)阻”。減小空氣阻力主要是通過減少汽車的迎風(fēng)面和空氣阻力系數(shù)來實現(xiàn)。迎風(fēng)面積取決于汽車的大小和結(jié)構(gòu)，空氣阻力系數(shù)取決于車身造型。為此，汽車車身緊湊化和流線型是提高燃油經(jīng)濟性的途徑。目前許多轎車的空氣阻力系數(shù)在0.280.3左右，對減少燃油消耗起到很大作用。一般來說，車輛高速行駛中，最大的阻力就來自空氣。降低風(fēng)阻系數(shù)，會較明顯提高燃油經(jīng)濟性。3 提高燃油經(jīng)濟性的措施3.1 技術(shù)層面的措施3.1.1提高燃油經(jīng)濟性的技術(shù)分析（1）典型乘用車能量使用分析在技術(shù)方面提高汽車燃油經(jīng)濟性，就要確定技術(shù)重點，要清楚能量在乘用車上的使用情況。如圖3-1是典型乘用車的能量使用情況，并分為城市和高速兩種工況。圖3-1 標準乘用車的能量使用圖結(jié)合圖3-1，可以看出風(fēng)阻損耗、滾動阻力、剎車制動、傳動損耗和車上負載導(dǎo)致的能量損耗，其總和只占整體能量損耗的2127左右。因此雖然諸如車身空氣動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計、減少滾動阻力、改進電器負載、剎車能量回收和車輛傳動系統(tǒng)改進等技術(shù)都可以降低油耗，但是還不能成為技術(shù)攻關(guān)的重點。圖3-1顯示發(fā)動機怠速工況和發(fā)動機損耗兩項占全部能量損失的7379左右，所以針對這兩項的技術(shù)改進措施，才應(yīng)該是汽車制造商需要重點攻關(guān)的技術(shù)方向。（2）智能起停技術(shù)介紹智能起停(StartStop)技術(shù)可以有效避免怠速工況的能量消耗，提高汽車的燃油經(jīng)濟性，因此應(yīng)該是今后汽車制造商發(fā)展的重點之一。如圖3-2介紹的是標準起停系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其中包括發(fā)動機、增強型起動電機、變速器、發(fā)動機控制ECU、電池傳感器、LIN總線和其他信號傳感器。Start-stop系統(tǒng)車輛在行駛過程中，駕駛員踩制動踏板停車，若此時滿足一定的條件（檔位、離合器狀態(tài)、電池SOC、發(fā)動機水溫、故障等），發(fā)動機會響應(yīng)控制器的斷油需求，進入怠速停機模式。駕駛員可以通過傳動鏈狀態(tài)、加速踏板狀態(tài)或者主開關(guān)狀態(tài)來請求發(fā)動機重新起動，或者由電池狀態(tài)、制動真空度不足狀態(tài)或者空調(diào)需求自動起動。目前標準的Start-stop系統(tǒng)可使綜合油耗降低5左右，有效地提高了車輛的燃油經(jīng)濟性。圖3-2 標準Start-Stop系統(tǒng)（3）汽油直接噴射技術(shù)的發(fā)展趨勢分析從經(jīng)濟性的角度來說，GDI技術(shù)能夠有效地改善燃油經(jīng)濟性，可以降低1215的油耗，而且該技術(shù)還有進一步降低油耗的潛力。如果僅從燃料噴射方式來看，汽油直接噴入缸內(nèi)燃燒式發(fā)動機，可寬泛地分為兩大類：點燃式GDI發(fā)動機(DISI)、均質(zhì)壓燃式發(fā)動機（HCCI）。由于實現(xiàn)HCCI燃燒有不同的模式，所以有不同的命名，但是原理都是相同的。而點燃式GDI發(fā)動機還可分為性質(zhì)不同的兩類：均質(zhì)點燃式GDI發(fā)動機(HCSI)、分層點燃式GDI發(fā)動機(SCSI)。GDI發(fā)動機與典型的PFI發(fā)動機相比，理論上有如下優(yōu)勢：改善燃油經(jīng)濟性(不同測試循環(huán)比較結(jié)果顯示，最多能夠降低25的油耗)：分層燃燒模式下節(jié)氣門全開，節(jié)流損失減低；分層燃燒模式下傳熱損失更小；由于缸內(nèi)直接噴射，噴入的燃料可以降低混合氣的溫度，所以GDI發(fā)動機可以使用更高的壓縮比；同樣由于燃料的冷卻作用，降低了GDI發(fā)動機對辛烷值的要求；冷卻后的混合氣密度增加，提高了GDI發(fā)動機的容積效率；由于采用燃料缸內(nèi)直噴，車輛加速過程可以立即斷油，避免了進氣道噴射稀燃系統(tǒng)(PFI)發(fā)動機的進氣道油膜影響。改善動態(tài)相應(yīng)：由于沒有進氣道油膜影響，減少了GDI發(fā)動機在車輛加速過程的噴油量。更精確的空燃比控制：由于沒有進氣道油膜建立的過程，GDI發(fā)動機可以更快速的起動；在低溫冷起動工況，GDI與PFI發(fā)動機相比，噴油量明顯減少。擴展了廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)的使用范圍(減少了節(jié)氣門的節(jié)流影響)。排放優(yōu)勢：減少了冷起動時的HC排放；減少了二氧化碳的排放。增強了系統(tǒng)優(yōu)化的潛力，GDI發(fā)動機更適合與startstop系統(tǒng)和混合動力系統(tǒng)搭載在一起，共同作用，獲得最大的節(jié)油效果。目前國內(nèi)外的研究熱點集中在HCCI發(fā)動機研究，因為HCCI發(fā)動機可以使用更稀薄混合氣，更高的壓縮比，更大程度地降低發(fā)動機油耗。但是由于HCCI發(fā)動機容易受到失火、爆震、功率等限制，并非在全部工況下都可以實現(xiàn)。故即使HCCI發(fā)動機實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，也一定需要與多種GDI燃燒模式相結(jié)合。當前增壓型均質(zhì)點燃式GDI燃燒技術(shù)相對比較成熟，已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。從技術(shù)上是切實可行的。我國的汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)該大力推廣點燃式GDI發(fā)動機，吸收和消化目前國際上點燃式GDI技術(shù)，培養(yǎng)我國自己的點燃式GDI發(fā)動機研發(fā)力，提高我國GDI高壓供油系統(tǒng)零部件的制造能力，為將來HCCI發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展提供產(chǎn)業(yè)支持和技術(shù)保障。另外積極支持HCCI發(fā)動機的研發(fā)工作，搶占發(fā)動機節(jié)油技術(shù)的制高點，為企業(yè)競爭作技術(shù)儲備，努力爭取未來10年的市場主導(dǎo)地位。3.1.2 提高燃油經(jīng)濟性的具體措施（1） 采用新技術(shù)。目前廣泛采用的混合動力技術(shù)、先進內(nèi)燃機技術(shù)、無級變速器、稀燃技術(shù)等措施，較好地提高了燃油經(jīng)濟性。如長城哈弗CUV柴油車采用電控高壓共軌技術(shù)的“智能節(jié)油王”INTEC柴油發(fā)動機，較汽油機油耗降低3040?；旌蟿恿囀悄壳扒袑嵖尚械慕档陀秃牡耐窘?jīng)。油電混合動力車融合電動汽車和燃油汽車的優(yōu)點，較好地滿足了汽車低油耗、低排放、高性價比的綜合要求。當然其它技術(shù)的出現(xiàn)同樣可以達到降低油耗的目的，如采用CVT無級變速器。（2） 通過壓縮比改善燃油經(jīng)濟性。根據(jù)等容加熱理論循壞。汽油機的熱效率為：11-k .3.1式中：為壓縮比；k為絕熱指數(shù)，單原子氣體k=1.6，雙原子氣體k=1.4，三原子氣體k=1.3。顯然，當壓縮比占提高時，熱效率增加，發(fā)動機動力性提高。發(fā)動機油耗率降低。試驗表明。在=7.59.5范圍內(nèi)，壓縮比每提高一個單位。油耗可以下降4以上。目前國內(nèi)的轎車發(fā)動機基本是高速汽油發(fā)動機，發(fā)動機的熱效率越高燃油利用率越高，也就越省油。而發(fā)動機的熱效率隨壓縮比的增加而增加。現(xiàn)在轎車汽油發(fā)動機壓縮比一般在9.310.5之間。同時，還可采用配氣系統(tǒng)可變裝置（可變氣門升程、可變凸輪軸轉(zhuǎn)角、可變進氣管長度等）和稀燃技術(shù)，來達到節(jié)油目的。（3） 改善進、排氣系統(tǒng)。改善進、排氣系統(tǒng)的目的是減少進氣管氣流阻力，減少排氣干擾，提高充氣、排氣效率。進氣管的結(jié)構(gòu)和尺寸要保證有足夠的流通截面，并保證管道的表面光潔，連接處平整，要減少氣流轉(zhuǎn)折以及流通截面突變，以減少氣流的局部阻力。進氣門是整個進氣管道中產(chǎn)生阻力最大的地方。例如：大眾捷達汽車每缸采用5氣門（3個進氣門，2個排氣門）結(jié)構(gòu)，以增加進氣充量。汽油機進氣管斷面形狀和尺寸，對燃油的霧化、蒸發(fā)和分配影響很大。進氣管斷面過大，氣流速度低，燃油液態(tài)顆粒易沉積于管壁，而且液態(tài)燃油的蒸發(fā)速率比較慢，結(jié)果使各缸混合氣的分配不均勻，發(fā)動機油耗增加。（4） 選擇合理的配氣相位。充氣系數(shù)的變化特性、換氣損失、燃燒室掃氣作用、排氣溫度以及凈化程度是綜合評定配氣相位的指標。合理的配氣相位選擇是與發(fā)動機常用工作區(qū)相關(guān)的。通常，配氣相位的持續(xù)角較寬時。發(fā)動機在高速時充氣特性好，低速時充氣特性差；當配氣相位持續(xù)角窄時，則相反。在我國汽車在城市運行條件下，車速偏低，發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低，所以應(yīng)適當將持續(xù)角度變窄些。（5） 采用高強度、低質(zhì)量的新材料。數(shù)據(jù)顯示，車重與油耗的關(guān)系成正比。車重每下降10。油耗也會相應(yīng)下降若干個百分點。這也是日系車省油的一大原因。（6） 減少空氣阻力系數(shù)。汽車在高速行駛時。空氣阻力消耗的功率相當大，可達50左右?？諝庾枇Φ拇笮∪Q于汽車迎面面積A和空氣阻力系數(shù)Cd。汽車迎面面積取決于汽車的外形尺寸，難以改變。因此，應(yīng)主要改進空氣阻力系數(shù)。研究表明，空氣阻力系數(shù)每降低10。可使汽車燃油經(jīng)濟性提高2左右。目前國內(nèi)外采取減少空氣阻力系數(shù)的主要措施有：選擇合理的車身外形。對所有暴露部件進行空氣動力學(xué)優(yōu)化，以及在車身上加裝各種導(dǎo)流裝置。3.2 駕駛層面的措施從汽車制造上的層面上，不斷追求新技術(shù)無疑是提高汽車經(jīng)濟性的有效解決辦法。從使用的角度，良好的駕車技術(shù)和習(xí)慣在很大程度上可提高燃油經(jīng)濟性。以下措施可以降低油耗。（1） 杜絕不必要的轟大油門。日常行車，腳踏油門要輕緩，做到輕踏緩抬。測試表明，原地轟一次大油門，至少等于行駛一公里。（2） 避免長時間的怠速運轉(zhuǎn)。一般汽車運轉(zhuǎn)一分鐘以上所消耗的燃油要比重新起動所消耗燃油多。根據(jù)測算，怠速運轉(zhuǎn)4分鐘的耗油量就大約相當于以60kmh速度行駛1分鐘的耗油量。因此建議較長時間怠速，還是熄火好。（3） 避免不必要的緊急制動。汽車每緊急制動一次。所浪費的油可行駛2公里，對輪胎的磨損相當于行駛80公里的磨損量。（4） 空檔滑行不省油。測試表明在60km/h的等速下完全抬起油門踏板，直線滑行至停止，在這個過程中空檔滑行的耗油量是31.4mL?；芯嚯x為890米，而帶檔滑行（帶檔松油門）的測試結(jié)果是15.7mL，其滑行距離比空檔短，是608米。算起來還是省了油。空檔滑行時最低油耗相當于怠速油耗，而帶檔滑行時，ECU會在一段時間內(nèi)讓發(fā)動機完全停止噴油，這時的最低油耗是零。因此帶檔滑行更省油。（5） 及時合理換檔。例如，駿捷的發(fā)動機是高轉(zhuǎn)速發(fā)動機，建議一檔在2000轉(zhuǎn)/分換入二檔，其它檔位在23002500轉(zhuǎn)/分換檔。85公里時速以內(nèi)不用五檔，市區(qū)行駛一般不用五檔，90公里以上要換五檔。換檔的動作要準確迅速及時，避免因動作過慢而使車速下降過多。不要把油門加得很大，發(fā)動機轉(zhuǎn)速很高的情況下再慢慢換入下一個檔位。而應(yīng)當在油門開度不大，發(fā)動機轉(zhuǎn)速不高的情況下迅速換檔。換檔過程的快慢直接影響汽車的油耗，試驗證實兩者可使油耗相差一倍以上。發(fā)動機的大部分時間在中等轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，而且節(jié)氣門開度適當（70左右）時耗油量最小。在道路狀況良好的情況下，盡量使用高速擋行駛，避免在中間過度擋位停留過長時間。在高速梢時不要拖檔，在低速檔時不要使發(fā)動機轉(zhuǎn)速很高。這是合理使用檔位的原則。（6） 適當?shù)奶嚎梢越档陀秃?。輪胎工作氣壓直接關(guān)系到汽車的燃油經(jīng)濟性和行駛安全性。輪胎氣壓過低，滾動阻力加大，降低行車速度，增加燃油的消耗。試驗表明，當汽車各輪胎的氣壓均較標準降低49kPa，則會增加5的油耗；而僅一側(cè)兩個輪胎較標準降低49kPa，則增加2.5油耗；前輪一只輪胎較標準降低49kPa，則增加1.5的油耗。胎壓過高時，輪胎與路面的接觸面積減小，增加了單位面積上的負荷。將加速胎冠中部的磨耗，這是胎壓過高時輪胎磨損的特點。胎壓過高還使汽車平順性降低，加速汽車部件的磨損和損壞，在不平路面上行駛時，胎壓過高，汽車振動加劇，汽車垂直位移增加而消耗能量，使汽車的燃油消耗增加?？梢?，“虧氣”和“多氣”均影響燃油經(jīng)濟性。在實際使用中一定要注意經(jīng)常檢測胎壓，每月至少檢測一次，確保合適胎壓。（7） 選用合適的潤滑油。在保證發(fā)動機良好潤滑的前題下，應(yīng)選用粘度較低的潤滑油。粘度小的潤滑油阻力小，可降低油耗。粘度太大，流動性不好，起動時輸送機油慢，油壓雖高，但流量小，而使冷起動困難。此時，機件最容易出現(xiàn)短暫的干摩擦或半液體摩擦，這是造成發(fā)動機運動件磨損的最主要原因。粘度太大，機件摩擦表面問的摩擦力也就增大。它不僅會增大機件磨損，而且摩擦功增大，致使有效功率降低，燃油消耗增加。只有在負荷大、環(huán)境較嚴重的條件下或發(fā)動機本身已磨損嚴重時，才選用粘度稍大的機油。以保證摩擦表面間形成可靠的潤滑層，減少機件磨損，保證密封作用。（8） 減少不必要的載重。每次行車前，尤其長途行車前，檢查汽車上的裝載物，對不必要的物品要及時卸下，減少不必要的載重。不宜把汽車當“儲物室”使用。（9） 高速行駛應(yīng)關(guān)上車窗。為了減少行駛阻力，車速在80km/h以上時，應(yīng)關(guān)上車窗。此時，可根據(jù)需要啟動送風(fēng)系統(tǒng)或空調(diào)系統(tǒng)。4 混合動力對燃油經(jīng)濟性的提高4.1 混合動力汽車混合動力汽車是為解決純電動汽車續(xù)駛里程短而提出的一種動力方案。它既有發(fā)動機，又有電機。簡單地說，就是將傳統(tǒng)的發(fā)動機盡量做小，讓一部分動力由電池電動機系統(tǒng)承擔，通常也把它歸入電動汽車。顯然，其動力系統(tǒng)的復(fù)雜性增加。但是這種混合動力裝置既可發(fā)揮發(fā)動機持續(xù)工作時間長，動力性好的優(yōu)點，又可發(fā)揮電動機無污染、低噪聲的好處，兩者“并肩戰(zhàn)斗”，取長補短。它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）可以改善發(fā)動機的工作狀況，使發(fā)動機工作在萬有特性的高效率區(qū)，因而具有很高的燃油利用率。當需要大功率進行加速超車而內(nèi)燃機功率不足時，由電池來補充；負荷少時，發(fā)動機富余的功率可給電池充電。由于內(nèi)燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。（2）由于可以避免發(fā)動機的冷起動，因而大大降低了發(fā)動機的排放，在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)局部的“零”排放，其廢氣排放可降低30% 左右。（3）有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題?？梢岳矛F(xiàn)有的加油站進行加油，不必再為基礎(chǔ)設(shè)施而投入大量資金。（4）因為有了電池，可以十分方便地回收制動、下坡和怠速時的能量。而且在軍事上也有其特殊的地位，電池作為動力源不僅使車輛行進時基本沒有噪聲，而且它不像內(nèi)燃機那樣散出大量的熱，因而可以避開敵人的遠紅外偵察，而在需要長驅(qū)直入時，發(fā)動機又可以提供足夠的動力。4.2混合動力技術(shù)與發(fā)動機改進技術(shù)的經(jīng)濟性對比混合動力汽車被廣泛認為是降低汽車排放和油耗的可行方案，混合動力汽車可通過下列途徑達到節(jié)油目的：（1）選擇較小功率發(fā)動機；（2）取消發(fā)動機怠速；（3）控制發(fā)動機工作在高效區(qū)；（4）發(fā)動機斷油；（5）適當增大電池SOC窗口；（6）回收再生制動能量。是否未來10年內(nèi)乘用車的主流產(chǎn)品都將采用混合動力驅(qū)動模式呢？美國能源基金會于2001年發(fā)表了燃油經(jīng)濟性技術(shù)發(fā)展研究報告，對比了混合動力和發(fā)動機改進技術(shù)的燃油經(jīng)濟性與成本分析。報告是在各種基礎(chǔ)車型上，分別采用4種改進方案，然后對比了改進后的油耗提升與成本增加。改進方案A：降低整車重量；空氣動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計、減少滾動阻力、改進電器負載；發(fā)動機設(shè)計優(yōu)化，提高效率、減少重量、減少摩擦、精確控制；42 V的ISG系統(tǒng)；車輛傳動系統(tǒng)改進。改進方案B：更多的降低整車重量；空氣動力學(xué)優(yōu)化設(shè)計、減少滾動阻力、改進電器負載；汽油直接噴射(GDI)發(fā)動機配合42 V的ISG系統(tǒng)；更先進的車輛傳動系統(tǒng)。改進方案C：電動系統(tǒng)提供小于25的全部動力，怠速關(guān)閉發(fā)動機，剎車能回收，但是沒有明顯的電力單獨驅(qū)動駕駛循環(huán)。改進方案D：電動系統(tǒng)提供3050的全部動力，具有電力單獨驅(qū)動駕駛循環(huán)，但是電力驅(qū)動并不覆蓋全部的功率范圍。如果僅直觀對比混合動力和基礎(chǔ)車型的油耗，混動技術(shù)確實可以顯著改善汽車的燃油經(jīng)濟性。但是進一步分析數(shù)據(jù)，將燃油經(jīng)濟性提高率和成本增加率相除，就可以得到各種方案下油耗改進與成本增加的效率對比，如圖4-1所示，縱坐標的數(shù)值越大，表明該方案的經(jīng)濟性越高。此時發(fā)現(xiàn)，如果從投入和產(chǎn)出的經(jīng)濟角度比較，整車與發(fā)動機的改進方案A和B是最有效率的。改進方案B的改進效率更是在大部分車型中領(lǐng)先于其他節(jié)油技術(shù)，在微型車和緊湊型這兩種車型上，基于目前的技術(shù)發(fā)展水平，改進方案B的改進效率達到了改進方案C和D的2倍左右。當然隨著混合動力技術(shù)的提高，該技術(shù)的改進效率會不斷提高，但是從經(jīng)濟角度來看，最近10年左右，整車與發(fā)動機的改進技術(shù)方案，才是汽車制造商提高燃油經(jīng)濟性的技術(shù)方向。未來10年內(nèi)高效混合動力的技術(shù)成本還比較高，在乘用車市場的占有率還處于推廣的初期，還不能很快成為主流產(chǎn)品。節(jié)油技術(shù)產(chǎn)品的市場份額對汽車公司平均油耗(CAFC)的改善有重大影響。如圖4-2所示，比如現(xiàn)階段混合動力技術(shù)能夠降低油耗達50，由于混合動力轎車成本高，可能最近10年內(nèi)僅占公司銷售量的10，公司平均油耗僅能降低5，低于高效內(nèi)燃機技術(shù)對公司平均油耗的影響。4-1 四種方案下不同車型的燃油經(jīng)濟性的對比圖4-2 比較混合動力和高效內(nèi)燃機技術(shù) 對降低公司平均油耗的效果綜合以上分析，本文認為混合動力的發(fā)展應(yīng)該與高效整車和發(fā)動機改進技術(shù)相結(jié)合，因為即使在混合動力平臺下，只有發(fā)動機、整車和電動系統(tǒng)的技術(shù)同時改進，才能推動混合動力技術(shù)的不斷發(fā)展，兩者是協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的。應(yīng)該推廣的是混合動力搭載高效發(fā)動機的雙贏方案。如果從汽車產(chǎn)業(yè)的整體來看，整車和發(fā)動機的節(jié)油技術(shù)改進應(yīng)該是未來10年內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)低碳化發(fā)展的主要方向。4.3 混合動力提高汽車燃油經(jīng)濟性的措施混合動力電動汽車主要通過以下途徑達到提高燃油經(jīng)濟性的目的：限制發(fā)動機怠速；制動能量回收；降低發(fā)動機排放量；提高發(fā)動機效率；提高發(fā)動機附件工作效率。（1）限制發(fā)動機怠速發(fā)動機平均有20%的時間處于怠速狀態(tài)，當發(fā)動機或車輛減速時將其關(guān)閉大約能降低5%8%的燃油消耗。與傳統(tǒng)啟動電機相比，混合動力汽車采用大功率電機能快速啟動發(fā)動機，35kW的電機在0.5s之內(nèi)就可以把發(fā)動機拖動到正常轉(zhuǎn)速之上，可降低部分油耗，并減少燃料不完全燃燒產(chǎn)生的HC排放。（2）回收制動能量混合動力汽車采用電機可回收車輛的部分動能，制動能量回收的多少與電機的功率與電機的功率儲能裝置容量有關(guān)，回收比例必須與車輛摩擦制動時消耗的能量一致，否則駕駛員進行制動時車速會下降的太快或發(fā)生點頭。制動能量回收一般在車速16km/h以下時不起作用，因為低速時回收制動能量也容易造成車輛點頭。（3）降低發(fā)動機排量車輛行駛時并不總是需要發(fā)動機提供峰值功率。在混合動力系統(tǒng)中，電動機能為發(fā)動機提供功率輔助，使在降低發(fā)動機的排量時不影響車輛的動力性。在給定的負荷下，排量小的發(fā)動機摩擦損失、熱損失和泵氣損失都比較小。（4）提高發(fā)動機效率發(fā)動機在低負荷時效率很低，采用混合動力系統(tǒng)可以使發(fā)動機盡量工作在高效區(qū)，主要原因是：電機能在低速和低負荷時提供助力，使發(fā)動機在停車、怠速等工作效率較低的情況下關(guān)閉， 減少油耗和降低排放；車輛在高速行駛時，由于電機的高轉(zhuǎn)矩特性使發(fā)動機在轉(zhuǎn)速較低、效率較高時仍能維持足夠的加速度， 電機助力也可減少發(fā)動機的瞬態(tài)工況；電機和變速器的優(yōu)化匹配使發(fā)動機可以運行于高效的工況區(qū)域；電機的助力便于在進行發(fā)動機設(shè)計時采用一些革新技術(shù)。（5）提高發(fā)動機附件的工作效率采用電機驅(qū)動發(fā)動機附件可以使其相對于發(fā)動機獨立地工作。傳統(tǒng)車輛的電器附件最高電壓只有14V，電路系統(tǒng)的損耗較大，導(dǎo)線的成本也較高。而混合動力系統(tǒng)則采用高壓電， 可以減少能量損失， 提高車輛的燃油經(jīng)濟性。4.4 混合動力汽車提高燃油經(jīng)濟性的主要策略按動力耦合方式的不同，可將混合動力汽車分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)3 種形式。串聯(lián)式混合動力汽車（SHEV）使用發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，發(fā)出的電能通過電動機來驅(qū)動車輛，串聯(lián)式混合動力汽車的最大特點是不管在什么情況下，最終都要由電動機來驅(qū)動車輛。并聯(lián)式混合動力汽車（PHEV）使用發(fā)動機和電動機直接驅(qū)動車輛。發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)矩。在不同路面上既可以共同驅(qū)動，又可以單獨驅(qū)動。實際上無論哪種形式的混合動力汽車都能在充分發(fā)揮每種動力各自功效的同時，使兩種動力互為補充，取長補短。這樣，車輛可以針對行駛狀況作出動態(tài)的快速反應(yīng)，以及顯著降低燃油消耗量和排放污染。從目前的研究來看，混合動力汽車是實現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟和技術(shù)三方面指標優(yōu)化的主要途徑?；旌蟿恿ζ嚺c純電動汽車和燃料電池電動汽車相比在動力性能、續(xù)行里程、使用方便性等方面都有優(yōu)勢?；炻?lián)式動力汽車的控制策略混聯(lián)式動力汽車的控制策略的基本思路通常有兩種：一是直接法, 即直接將優(yōu)化目標表示為系統(tǒng)狀態(tài)變量、控制變量等的函數(shù)；二是間接法，即最小損失法， 從計算當前驅(qū)動條件下各個部件的效率入手，得到整個系統(tǒng)的能量（功率）損失。損失最小的狀態(tài)變量就是當前驅(qū)動條件下應(yīng)該選擇的狀態(tài)變量，驅(qū)動條件常用驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來表示。下面對由這兩種基本思路出發(fā)得到的發(fā)動機恒定工作點模式做簡要的介紹和分析。這種策略采用發(fā)動機作為主要動力源。電機和電池通過提供附加轉(zhuǎn)矩的形式進行功率調(diào)峰，使系統(tǒng)獲得足夠的瞬時功率。由于采用了行星齒輪機構(gòu)使發(fā)動機轉(zhuǎn)速可以不隨車速變化，使發(fā)動機工作在最優(yōu)的工作點， 提供恒定的轉(zhuǎn)矩輸出，而剩余的轉(zhuǎn)矩則由電機提供。由電動機負責動態(tài)部分，以避免發(fā)動機動態(tài)調(diào)節(jié)帶來的損失， 而且與發(fā)動機相比， 電機的控制也更為靈敏， 容易實現(xiàn)發(fā)動機最優(yōu)工作曲線模式。這種策略從靜態(tài)條件下的發(fā)動機萬有特性出發(fā)， 經(jīng)過動態(tài)校正后， 跟蹤由驅(qū)動條件決定的發(fā)動機最優(yōu)工作曲線， 從而實現(xiàn)對發(fā)動機及整車的控制。在這種策略下，讓發(fā)動機工作在萬有特性最佳油耗線上，發(fā)動機在高于某個轉(zhuǎn)矩或功率限值后才會打開。發(fā)動機關(guān)閉后，離合器可以脫開（避免損失）或接合（工況變化復(fù)雜時，發(fā)動機起動更為容易）。只有當發(fā)電機電流需求超出電池的接受能力或者當電機驅(qū)動電流需要超出電機或電池的允許限值時，才調(diào)整發(fā)動機的工作點。從車輛結(jié)構(gòu)特點和控制策略上分析，混合動力電動汽車充分利用了傳統(tǒng)汽車和純電動汽車的技術(shù)成果，雖然增加了車輛的復(fù)雜度，如果匹配設(shè)計合理，可以有