最近,我的车友们测试了丰田双引擎汽车。一开始他们的注意力一直集中在两种动力的切换性能上,一路上经历了加速超车的刺激。总体感觉是双引擎确实比单引擎动力大。
丰田表示,卡罗拉双引擎和拉林克双引擎每100公里油耗至少为4.2升。看油耗仪,司机手粗糙,开了几天显示5.1升。这款双引擎车配备1.8升燃油发动机,5.1升的油耗可以被同级别燃油车鄙视。
但是有一天在高速公路上开车,突然想到一个问题:同样的一升油,同样的车重,没有外接外挂,也没有外接附加能量,为什么双引擎车能比燃油车开得更远?换句话说,同样的条件下,为什么双引擎车比纯燃油车省油?从哪里来的?
之前我的车哥们也想过类似的问题,和增程电动车有关。与燃油车相比,增程电动车多了一个发电机,用汽油发电再用电驱动车辆,比用汽油直接驱动车辆多了一个环节。根据常识,多一个环节就意味着多一个能量损失。为什么增程电动车更节能环保?
为了钻透这个问题,车友们又刻意钻研起双引擎车的工作原理,想知道省油的秘诀是什么。
最后真相大白,根本原因在于惯性。
牛顿告诉我们,运动的物体倾向于运动,静止的物体倾向于静止。从静止到运动,从运动到静止,我们需要做更多的工作,消耗更多的能量。对于汽车来说,频繁的启动和制动比匀速行驶消耗更多的燃油。双引擎车在起步、加速减速、停车四个方面比较节俭,物尽其用,节省一部分油耗。
车友觉得,难怪丰田在双引擎领域技术领先,这跟日本领土面积小,资源有限有很大关系。因为贫瘠,所以节俭,所以能物尽其用。看看美国人,都是大排量。难道不是因为他们控制了全球石油资源,油价便宜吗?买油和买水一样便宜,当然你不在乎这个能耗。
言归正传,就发动机而言,发动机燃烧汽油,将热能转化为机械能来驱动车辆。目前热能转换效率一般在35%左右,最高为40%。发动机低速时的油耗更差,低速和起动加速时的油耗比恒速时高很多。
节约燃料的秘诀就在这里。它有两个动力源:发动机和驱动电机。低速行驶、起步或加速时,车辆由电机驱动,当车速达到燃油经济性最佳的行驶速度时,可自动转换为汽油机驱动车辆。同时,通过行星齿轮等技术,汽油机和发动机可以根据车速、路况和加速的需要自动切换组合动力源,使发动机和发动机发挥各自的优势,始终保持发动机转速在经济转速以内,使油耗保持在最低水平。
简而言之,双引擎汽车有自己的大脑,随时思考判断什么时候用什么动力。
这里可以看到,这项技术最大的难点是两种电源的自动切换性能和切换的时机。这也是混合动力技术面临的最大挑战。之所以丰田Twin Engines称霸混动领域这么多年,Twin Engines销量超过800万辆,是因为他们进入这个领域比较早,掌握了大量的技术专利,把Twin Engines的技术路径给扁平化了,以至于世界上大多数开发混动车的汽车公司为了避开专利都要绕道而行。
那么问题来了。双发动机电机的电流也来自发动机燃油。这样会增加油耗吗?简单来说,这就是问题所在:开一升油的车的距离和开一升油的车发电然后用这个电的距离哪个更远?
表面上看,多加一个环节,理论上和时间上都要耗费更多的精力。但在频繁起停加速的实际路况下,燃油发电驱动的车辆行驶距离可能会更长。因为发动机发电时用的是经济转速,这个转速是最省油的。但是如果发动机直接驱动车辆,由于频繁的启动和加速,油耗会增加。当然,机动车辆频繁的启动和加速也会增加动力消耗,但是发动机的经济转速可以弥补这个消耗。
另外,双引擎车等待红灯时,发动机和电机停止运转,节省油耗。制动时能自动回收制动能量发电。这两款燃油车不具备节油功能。这也是双引擎车省油的原因之一。
车巴迪写完这份手稿后,建议节俭的人不要被瞧不起,因为节俭可以带来巨大的智慧。
从双引擎的工作原理来看,下面用蓝色标注的链接就是节油链接。
1.启动——当混合动力双发动机动力系统启动车辆时,发动机不工作,仅依靠能瞬间提供最大扭矩的电机就能灵敏平稳地启动车辆。
2.中速行驶时——在车辆启动并达到一定速度之前,发动机不运转,车辆仅由电机驱动。也就是说,在达到高发动机效率之前,只有电池的电能用来驱动车辆。所以这个时候不消耗汽油。根据车辆的实际情况,发动机也可以同时运行。
3.驾驶时——同时使用电机和发动机,根据实际驾驶情况,自动控制发动机转速。始终将输出功率和燃油经济性保持在最佳状态。发动机启动后,根据实际行驶情况,自动分配“直接驱动车轮”和“用于发电”两种动力。*
4.全速行驶时——超车和其他人需要强加速力时,发动机和电机同时使用,实现强劲平稳的加速性能。通过双动力的混合使用,丰田的混合双发动机动力系统的加速性能高于同等排量的普通汽车。
5.减速制动时——塔下制动踏板,电机可转化为发电机,回收的能量可储存在高压蓄电池中。普通汽车减速时,车辆制动摩擦后的机械运动能量会转化为热能散发到大气中。丰田的混合双引擎动力系统可以将车辆的机械运动能量转化为电能并重复利用。
6.停车时——红灯停车时,发动机和电机将自动停止运转。这样就不会因为怠速而浪费汽油,也不会有废气排放。