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混合动力汽车通常是结合传统发动机与电池供电的电动马达。但是,许多汽车制造商正在开发替代类型的混合动力汽车,其中一些已经亮相,就在本月德国法兰克福车展上。
混合动力系统回收利用的动能,来自发动机或车辆本身,要用来提高发动机的效率。典型的混合动力汽车要做到这一点,需要给电池充电。
史古德利公司(Scuderi)位于马萨诸塞州(Massachusetts)西斯普林菲尔德(WestSpringfield),它已经改变了内燃机的运作方式,把动能转换成高压空气的势能。它分开内燃机循环的四个部分,相关的两个汽缸同步采用同一曲轴。一个汽缸处理进气,以及循环中的压缩部分,泵抽压缩空气,通过交叉管道进入第二个汽缸。交叉管道包含燃油喷射系统,燃烧和排气是在第二个汽缸处理。
当车辆不需要电源,也就是下坡行驶,刹车或减速时,第二个汽缸被禁用,第一个汽缸的空气转而进入一个高压空气储罐。这些空气可用来帮助运行发动机,提高效率。
近日,史古德利公司结合这一系统与“米勒循环”(Miller-cycle)涡轮增压器(turbocharger),可以吸取尾气能量,并用它压缩空气,进入进气口汽缸。这使受压面缩小,减少曲轴工作量。史古德利集团总裁萨尔•史古德利(Sal Scuderi)在法兰克福车展上说:“发动机产生高得多的功率,有更高的效率,我们可减少排放,我们的扭矩水平非常高。我们的汽油发动机可匹敌市场上任何柴油发动机的扭矩,但它在这样做的同时,可保持汽缸内低压,从而减少磨损。”
史古德利公司现在已经发布的结果,是计算机模拟它的发动机,对比欧洲经济级发动机,能耗相当。这种空气混合动力达到的燃油经济性是每加仑65 英里,对比而言,传统发动机是每加仑52 英里。它每公里排放85 克二氧化碳,而相比的传统发动机是每公里104 克。
在大西洋彼岸,有一个小组先前为雷诺一级方程(Renault Formula 1)小组工作,已经改装了它为赛车开发的飞轮系统,以用于常规车辆。这个小组成立了一家公司,就是飞布里德系统公司(Flybrid Systems),正在商业化这项技术,并联手捷豹路虎(Jaguar LandRover),测试飞布里德公司的这项技术,这项技术最初开发出来,是作为动能回收系统(KERS),用于一级方程式赛车,在车赛中提供升压。但是,大多数动能回收系统起作用,是使用飞轮给机载电池或超级电容器充电,而飞布里德是使用变速箱系统,传输动能直接进出车轮。
飞布里德汽车传输能量,采用连续可变传输,或不太复杂的三齿轮系统,它具有15 个不同的齿轮速比(gear ratios),采用标准的五档模式。“当您转换能量时,总有效率损失,”飞布里德公司技术总监道格•克洛斯(DougCross)解释说。“这个系统消除了这些损失,使它更为有效。”
这种飞轮重5 公斤,它的制备是采用碳纤维包裹钢芯。因为它如此之轻,所以必然旋转迅速,达每分钟 6 万转,这意味着,它的轮辋是超音速飞行。因此,它必须在真空中运行,而飞布里德公司已经开发出特殊的密封技术,使车轮可以完全密封在安全容器内,以免崩溃。在最高速度,飞轮可存储540 千焦耳的能量,足以使中等大小的汽车加速,从静态发车加速到每小时48 公里。
“有一种方法,兜风时你可以用这种技术给汽车加速,”克洛斯说。“我们已经有一个系统,安装在捷豹轿车上,而且已经表明,在兜风时,你可以实际关掉发动机的,占65%的行程。采用V6 柴油发动机,它减少燃料消耗26%,但给你的是V8 汽油发动机的功率。”
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