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插混和混动的2024:专用引擎开发是关键

2024/03/12

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日经BP精选

      纯电动汽车(EV)一边倒的汽车行业正在逐渐发生变化,混合动力汽车(HEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)的需求正在增加。各厂商正在陆续开发和推出HEV及PHEV专用发动机。并不打算应用于内燃机汽车(汽油发动机汽车),而是专门为HEV和PHEV开发,力争提高燃效和行驶性能。

 

      此前EV一边倒的风向正在发生变化。实际上,北美EV的销量呈现放缓态势,在此背景下,而HEV及PHEV的销量正在增加。富士经济2023年7月发表的预测显示,到2035年全球HEV销量将达到1176万辆,约为2022年的2.8倍。预计PHEV的销量达到650万辆,增至约2.4倍。预计今后HEV和PHEV的需求还会有一定的增长。

(出处:日经Automotive)

  

      在HEV及PHEV不断进化的过程中,日趋重要的是引擎。过去,HEV和PHEV主要使用与汽油发动机汽车相同的引擎。今后,随着HEV和PHEV的销量增加,专为电动汽车开发的引擎有望不断增加。

 

      在专用引擎的开发中,如何跨越汽油引擎的“藩篱”,使之契合混合动力系统的特点日趋重要。

 

  日产取消启动装置,抑制振动

 

      跨越汽油引擎汽车藩篱的一个案例是日产汽车“赛瑞纳(Serena)”搭载的HEV专用引擎。该引擎与日产的混合动力系统“e-POWER”结合,特点是并未想定安装启动装置。如果是传统引擎,在用于e-POWER时,省略了普通引擎上配备的启动装置。因此,为了避开此前启动装置所在的位置,不得不配置连接引擎和驱动电机的螺栓,由于刚性的降低,容易产生振动和噪音。

 

日产“赛瑞纳”与e-POWER系统

(照片:日经Automotive)

 

      利用新引擎,通过改为HEV专用,设计上从一开始就没有考虑启动装置的设置,同时优化紧固螺栓的配置,提高了刚性。消除了在没有启动装置的空间里产生的弯曲。日产的动力总成开发人员表示,这样一来,“抗振动性增强”。

 

      本田因为其他原因而摆脱了汽油引擎汽车的藩篱。

 

  专注于e:HEV所需领域的本田

 

      本田在混合动力系统“e:HEV”上安装了专用引擎。本田的动力总成开发人员认为,开发HEV专用引擎的优点是“能够将焦点对准混合动力系统所需的驱动领域”。HEV专用引擎专注于发电和驱动等构成e:HEV的一个要素的作用,锁定了效率高的引擎转速和扭矩领域。

 

本田“思域”和e:HEV系统

(图片:日经Automotive)

 

      2022年7月上市的“思域(Civic)”搭载的HEV专用引擎采用了直喷技术,而不是传统的进气歧管喷射技术。与传统的HEV专用引擎一样,该系统专注于所需的驱动范围,并通过直喷技术进一步扩大了这一范围。

   

传统发动机和新型发动机的理论空燃比上限的不同

蓝色区域是发动机的强项。将这个蓝色区域专门锁定为e:HEV系统需要的领域。借助直喷化的新型发动机,扩大了蓝色的擅长领域。(出处:本田)

 

      具体来说,在理论空燃比(Stoichiometric)范围内,扭矩提高了30%。随之而来的是锁定行驶范围的扩大。这提高了发动机转速的控制自由度,还采用了“线性换挡控制”等控制方法,以在换挡时模拟“阶梯感”。这款发动机不仅用于HEV,还用于海外销售的PHEV。

 

  马自达恢复转子引擎专门用于PHEV

 

      由于摆脱了汽油引擎车型的限制,某些引擎得以重新启用。这就是马自达的转子引擎。转子引擎具有燃效低、难以应对尾气排放法规等特点。此外,尾气中的氮氧化物较少,而碳氢化合物较多。在各国加强尾气排放限制的背景下,作为汽油车销售转子引擎汽车变得困难。转子引擎2012年随着“RX-8”停止销售而一度在历史上落下帷幕。

 

马自达“MX-30 Rotary-EV”和新型转子发动机“8C型”

(图片:日经Automotive)

 

      但是,马自达于2023年将转子引擎重新用于新款PHEV“MX-30 Rotary-EV”的发电。马自达的执行董事解释称,“通过改为PHEV专用弥补了燃效和尾气性能等转子引擎的缺点”。反而将结构简单、相比往复式引擎能实现小型化的优点应用于PHEV。

 

      与纯电动汽车和简易混合动力车(MHEV)相比,插电式混合动力系统的前罩下的容积较大。搭载的MX-30长4395mm、宽1795mm,车身不大,前罩下的容积也有限。因此,需要使用以小型单元发挥必要功率的引擎。

 

      如上所述,HEV专用引擎具有很多优点。如果像以往那样与汽油引擎汽车实现共通化,或许能够降低成本。不过,预计今后HEV和PHEV的销量将会增加,因此开发并推出电动汽车专用发动机作为未来的布局将不可或缺。

 

  日经XTECH/日经Automotive  伏木 幹太郎

  资料来源:日经XTECH

  https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02667/121500002/

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