混合動力汽車通常是結合傳統(tǒng)發(fā)動機與電池供電的電動馬達。但是,許多汽車制造商正在開發(fā)替代類型的混合動力汽車,其中一些已經亮相,就在本月德國法蘭克福車展(Frankfurt Motor Show)上。
![]() 新銳汽車:捷豹XF會使用飛輪混合動力系統(tǒng)。
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混合動力系統(tǒng)回收利用的動能,來自發(fā)動機或車輛本身,要用來提高發(fā)動機的效率。典型的混合動力汽車要做到這一點,需要給電池充電。
史古德利公司(Scuderi)位于馬薩諸塞州(Massachusetts)西斯普林菲爾德(West Springfield),它已經改變了內燃機的運作方式,把動能轉換成高壓空氣的勢能。它分開內燃機循環(huán)的四個部分,相關的兩個汽缸同步采用同一曲軸。一個汽缸處理進氣,以及循環(huán)中的壓縮部分,泵抽壓縮空氣,通過交叉管道進入第二個汽缸。交叉管道包含燃油噴射系統(tǒng),燃燒和排氣是在第二個汽缸處理。
當車輛不需要電源,也就是下坡行駛,剎車或減速時,第二個汽缸被禁用,第一個汽缸的空氣轉而進入一個高壓空氣儲罐。這些空氣可用來幫助運行發(fā)動機,提高效率。
近日,史古德利公司結合這一系統(tǒng)與“米勒循環(huán)”(Miller-cycle)渦輪增壓器(turbocharger),可以吸取尾氣能量,并用它壓縮空氣,進入進氣口汽缸。這使受壓面縮小,減少曲軸工作量。史古德利集團總裁薩爾•史古德利(Sal Scuderi)在法蘭克福車展上說:“發(fā)動機產生高得多的功率,有更高的效率,我們可減少排放,我們的扭矩水平非常高。我們的汽油發(fā)動機可匹敵市場上任何柴油發(fā)動機的扭矩,但它在這樣做的同時,可保持汽缸內低壓,從而減少磨損。”
史古德利公司現(xiàn)在已經發(fā)布的結果,是計算機模擬它的發(fā)動機,對比歐洲經濟級發(fā)動機,能耗相當。這種空氣混合動力達到的燃油經濟性是每加侖65英里,對比而言,傳統(tǒng)發(fā)動機是每加侖52英里。它每公里排放85克二氧化碳,而相比的傳統(tǒng)發(fā)動機是每公里104克。
在大西洋彼岸,有一個小組先前為雷諾一級方程(Renault Formula 1)小組工作,已經改裝了它為賽車開發(fā)的飛輪系統(tǒng),以用于常規(guī)車輛。這個小組成立了一家公司,就是飛布里德系統(tǒng)公司(Flybrid Systems),正在商業(yè)化這項技術,并聯(lián)手捷豹路虎(Jaguar Land Rover),測試飛布里德公司的這項技術,這項技術最初開發(fā)出來,是作為動能回收系統(tǒng)(KERS),用于一級方程式賽車,在車賽中提供升壓。但是,大多數(shù)動能回收系統(tǒng)起作用,是使用飛輪給機載電池或超級電容器充電,而飛布里德是使用變速箱系統(tǒng),傳輸動能直接進出車輪。
飛布里德汽車傳輸能量,采用連續(xù)可變傳輸,或不太復雜的三齒輪系統(tǒng),它具有15個不同的齒輪速比(gear ratios),采用標準的五檔模式。“當您轉換能量時,總有效率損失,”飛布里德公司技術總監(jiān)道格•克洛斯(Doug Cross)解釋說。“這個系統(tǒng)消除了這些損失,使它更為有效。”
這種飛輪重5公斤,它的制備是采用碳纖維包裹鋼芯。因為它如此之輕,所以必然旋轉迅速,達每分鐘 6萬轉,這意味著,它的輪輞是超音速飛行。因此,它必須在真空中運行,而飛布里德公司已經開發(fā)出特殊的密封技術,使車輪可以完全密封在安全容器內,以免崩潰。在最高速度,飛輪可存儲540千焦耳的能量,足以使中等大小的汽車加速,從靜態(tài)發(fā)車加速到每小時48公里。
“有一種方法,兜風時你可以用這種技術給汽車加速,”克洛斯說。“我們已經有一個系統(tǒng),安裝在捷豹轎車上,而且已經表明,在兜風時,你可以實際關掉發(fā)動機的,占65%的行程。采用V6柴油發(fā)動機,它減少燃料消耗26%,但給你的是V8汽油發(fā)動機的功率。”