插混和混動的2024:專用引擎開發是關鍵
2024/03/12
純電動汽車(EV)一面倒的汽車行業正在逐漸發生變化,混合動力汽車(HEV)和插電式混合動力汽車(PHEV)的需求正在增加。各廠商正在陸續開發和推出HEV及PHEV專用引擎。並不打算應用於內燃機汽車(汽油引擎汽車),而是專門為HEV和PHEV開發,力爭提高燃效和行駛性能。
此前EV一面倒的風向正在發生變化。實際上,北美EV的銷量呈現放緩態勢,在此背景下,而HEV及PHEV的銷量正在增加。富士經濟2023年7月發表的預測顯示,到2035年全球HEV銷量將達到1176萬輛,約為2022年的2.8倍。預計PHEV的銷量達到650萬輛,增至約2.4倍。預計今後HEV和PHEV的需求還會有一定的增長。
(出處:日經Automotive) |
在HEV及PHEV不斷進化的過程中,日趨重要的是引擎。過去,HEV和PHEV主要使用與汽油引擎汽車相同的引擎。今後,隨著HEV和PHEV的銷量增加,專為電動汽車開發的引擎有望不斷增加。
在專用引擎的開發中,如何跨越汽油引擎的「藩籬」,使之契合混合動力系統的特點日趨重要。
日産取消啟動裝置,抑制振動
跨越汽油引擎汽車藩籬的一個案例是日産汽車「賽瑞納(Serena)」搭載的HEV專用引擎。該引擎與日産的混合動力系統「e-POWER」結合,特點是並未想定安裝啟動裝置。如果是傳統引擎,在用於e-POWER時,省略了普通引擎上配備的啟動裝置。因此,為了避開此前啟動裝置所在的位置,不得不配置連接引擎和驅動電機的螺栓,由於剛性的降低,容易産生振動和噪音。
日産「賽瑞納」與e-POWER系統 (照片:日經Automotive) |
利用新引擎,通過改為HEV專用,設計上從一開始就沒有考慮啟動裝置的設置,同時優化緊固螺栓的配置,提高了剛性。消除了在沒有啟動裝置的空間裏産生的彎曲。日産的動力總成開發人員表示,這樣一來,「抗振動性增強」。
本田因為其他原因而擺脫了汽油引擎汽車的藩籬。
專注於e:HEV所需領域的本田
本田在混合動力系統「e:HEV」上安裝了專用引擎。本田的動力總成開發人員認為,開發HEV專用引擎的優點是「能夠將焦點對準混合動力系統所需的驅動領域」。HEV專用引擎專注於發電和驅動等構成e:HEV的一個要素的作用,鎖定了效率高的引擎轉速和扭矩領域。
本田「思域」和e:HEV系統 (圖片:日經Automotive) |
2022年7月上市的「思域(Civic)」搭載的HEV專用引擎採用了直噴技術,而不是傳統的進氣歧管噴射技術。與傳統的HEV專用引擎一樣,該系統專注於所需的驅動範圍,並通過直噴技術進一步擴大了這一范圍。
傳統引擎和新型引擎的理論空燃比上限的不同 藍色區域是引擎的強項。將這個藍色區域專門鎖定為e:HEV系統需要的領域。借助直噴化的新型引擎,擴大了藍色的擅長領域。(出處:本田) |
具體來説,在理論空燃比(Stoichiometric)範圍內,扭矩提高了30%。隨之而來的是鎖定行駛範圍的擴大。這提高了引擎轉速的控制自由度,還採用了「線性換擋控制」等控制方法,以在換擋時模擬「階梯感」。這款引擎不僅用於HEV,還用於海外銷售的PHEV。
馬自達恢復轉子引擎專門用於PHEV
由於擺脫了汽油引擎車型的限制,某些引擎得以重新啟用。這就是馬自達的轉子引擎。轉子引擎具有燃效低、難以應對廢氣排放法規等特點。此外,廢氣中的氮氧化物較少,而碳氫化合物較多。在各國加強廢氣排放限制的背景下,作為汽油車銷售轉子引擎汽車變得困難。轉子引擎2012年隨著「RX-8」停止銷售而一度在歷史上落下帷幕。
馬自達「MX-30 Rotary-EV」和新型轉子引擎「8C型」 (圖片:日經Automotive) |
但是,馬自達於2023年將轉子引擎重新用於新款PHEV「MX-30 Rotary-EV」的發電。馬自達的執行董事解釋稱,「通過改為PHEV專用彌補了燃效和廢氣性能等轉子引擎的缺點」。反而將結構簡單、相比往複式引擎能實現小型化的優點應用於PHEV。
與純電動汽車和簡易混合動力車(MHEV)相比,插電式混合動力系統的前罩下的容積較大。搭載的MX-30長4395mm、寬1795mm,車身不大,前罩下的容積也有限。因此,需要使用以小型單元發揮必要功率的引擎。
如上所述,HEV專用引擎具有很多優點。如果像以往那樣與汽油引擎汽車實現共通化,或許能夠降低成本。不過,預計今後HEV和PHEV的銷量將會增加,因此開發並推出電動汽車專用引擎作為未來的佈局將不可或缺。
日經XTECH/日經Automotive 伏木 幹太郎
資料來源:日經XTECH
https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02667/121500002/
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