動(dòng)力科技如何用1+1推動(dòng)未來(lái)快進(jìn)？

2016-11-18  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

隱身戰(zhàn)斗機(jī)殲20在珠海航展上驚鴻一瞥,隱身、超音速巡航和機(jī)動(dòng)性都是第四代戰(zhàn)斗機(jī)的特質(zhì),要達(dá)到這些性能,離不開一個(gè)強(qiáng)大的心臟。

從滑行騰空到突破音速,戰(zhàn)斗機(jī)如何調(diào)整速度?在航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中,通常通過(guò)控制2個(gè)燃燒室內(nèi)的噴油量來(lái)調(diào)節(jié)推力?？諝饨?jīng)過(guò)風(fēng)扇分成兩路,內(nèi)側(cè)氣流被壓氣機(jī)送入燃燒室,燃燒產(chǎn)生氣流從尾噴口高速排出,產(chǎn)生推力。

不加力工況較為經(jīng)濟(jì),飛機(jī)可長(zhǎng)距離續(xù)航

前方接敵需要急加速?那就得依靠外側(cè)通道沒(méi)燃燒的空氣了。在燃燒室后部的加力燃燒室內(nèi)設(shè)置了一組噴油嘴,混合空氣在這里再次燃燒產(chǎn)生強(qiáng)大噴氣,推動(dòng)飛機(jī)迅速突破音障。殲20就是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)燃燒室,1+1實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)巡航和最大推力加速的不同工況需求。

燃燒室后的加力燃燒室二次燃燒提升推力,飛機(jī)快速加速

飛機(jī)油耗巨大,排放問(wèn)題也較為嚴(yán)重。在航空業(yè),新能源飛機(jī)也在逐漸發(fā)展,工程師也想給飛機(jī)用上油電混合動(dòng)力,降低油耗。然而航空業(yè)的進(jìn)度被汽車遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋離。我們熟悉的汽車上,汽油和電力的混合動(dòng)力系統(tǒng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

混合動(dòng)力飛機(jī)?還停留在概念階段

除了更經(jīng)濟(jì)的油耗和排放,混合動(dòng)力這種1+1的工作模式也已經(jīng)讓頂級(jí)跑車獲得了令人咋舌的性能,在賽道上也幫助賽車更快提速,獲得更快的圈速。除了油與電碰撞出的火花,如果混合動(dòng)力車輛再配備兩臺(tái)變速箱,復(fù)雜的機(jī)械與精密的電子組合會(huì)產(chǎn)生怎樣的效果?

混合動(dòng)力還不夠,再把變速箱拖出來(lái)混合一下!

已經(jīng)是1+1的混合動(dòng)力如何再來(lái)1+1?看起來(lái)天馬行空的想法現(xiàn)在被雷克薩斯變成了現(xiàn)實(shí)。其實(shí)雷克薩斯LC500h的多級(jí)混合動(dòng)力系統(tǒng)(Multi Stage Hybrid System)中蘊(yùn)藏了三個(gè)“1+1”:

E-CVT與4AT變速箱組合,一共可以模擬10個(gè)檔位

都2016年了,豪華混動(dòng)跑車還需要4AT是什么鬼?當(dāng)然沒(méi)那么簡(jiǎn)單,這套系統(tǒng)通過(guò)E-CVT和4AT的傳動(dòng)比排列組合,以3×3+1的形式,實(shí)現(xiàn)了10個(gè)檔位的設(shè)置。這里面3×3指的是什么,最后的1又是什么?10速又能給我們帶來(lái)怎樣的變化?

區(qū)別于一般的CVT無(wú)級(jí)變速器,雷克薩斯多級(jí)混合動(dòng)力系統(tǒng)中采用的E-CVT通過(guò)一個(gè)行星齒輪就可完成車輛的平順調(diào)速,讓兩種動(dòng)力在毫無(wú)察覺(jué)的情況下自由切換。行星齒輪由太陽(yáng)輪、行星輪和外層齒圈組成。

E-CVT如何調(diào)速?電動(dòng)機(jī)和行星齒輪一起打配合

在這套混合動(dòng)力系統(tǒng)中,3.5L V6發(fā)動(dòng)機(jī)與中間的行星齒輪座相連,調(diào)速電機(jī)(1號(hào)電機(jī))與太陽(yáng)輪相連,驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2號(hào)電機(jī))則連接外層齒圈。由于還沒(méi)有LC500h的技術(shù)講解圖,所以用下面的簡(jiǎn)易原理圖作為示例。

E-CVT原理圖,各部分如何在行星齒輪上連接,看顏色就知道了!

鎖定行星齒輪中任意一種齒輪,其余兩種齒輪會(huì)按照不同的傳動(dòng)比進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整,可以匹配不同速度下的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)輸出功率。由于調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以無(wú)限變化,就相當(dāng)于一個(gè)電子無(wú)級(jí)變速器。在雷克薩斯LC500h上,通過(guò)程序設(shè)定,可以固定3個(gè)最優(yōu)化的傳動(dòng)比,這也就是3×3中的第一個(gè)3。

盡管E-CVT可以無(wú)級(jí)變速、平順高效,但是調(diào)速范圍有限,而4AT的加入巧妙地解決了這個(gè)問(wèn)題。3×3中另外一個(gè)3即是4AT變速箱的前三個(gè)檔位,配合這三個(gè)檔位放大動(dòng)力系統(tǒng)輸出的扭矩,可以實(shí)現(xiàn)更高范圍的調(diào)速。當(dāng)我們讓兩個(gè)變速器串聯(lián)后,E-CVT的三個(gè)檔位與4AT的前三檔傳動(dòng)比進(jìn)行組合便可模擬出9個(gè)檔位,4AT最后的一檔被設(shè)定為超速檔,從而組成這個(gè)10檔變速系統(tǒng)。

I have an E-CVT, I have a 4AT, Uhh!

由于4AT的加入,發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)均得到了更大的調(diào)速范圍。經(jīng)過(guò)4AT的動(dòng)力輸出,可像《三體》中太陽(yáng)輻射層“能量鏡面”的增益反射作用,將電波以恒星級(jí)超大功率輻射向全宇宙一樣,放大傳遞到車輪,獲得更快的速度。

而此前雷克薩斯就在混動(dòng)系統(tǒng)的E-CVT后端加入一組行星齒輪變速機(jī)構(gòu),只提供2個(gè)傳動(dòng)檔位。選擇大減速比齒輪時(shí),整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的扭矩輸出會(huì)被放大,加速更快;選擇小減速比齒輪時(shí),車輛的最高車速提高,經(jīng)濟(jì)時(shí)速巡航的油耗也會(huì)降低。

之前的GS450h通過(guò)高低兩檔擴(kuò)大了車輛的傳動(dòng)范圍

在全新的LC500h中,檔位從2個(gè)升級(jí)到4個(gè),更多的齒比帶來(lái)了更寬的調(diào)速范圍。例如1檔的齒比更大,起步時(shí)能爆發(fā)更大的扭矩。LC500h可在5.0秒完成0-100km/h加速,相當(dāng)于從3.5L V6升級(jí)成5.0L V8的水平。

車輛起步就像是彈射起飛的戰(zhàn)斗機(jī),只給后車留下一串尾燈的光斑

混合動(dòng)力一直是高效平順的代名詞,如何營(yíng)造跑格?自然得在換檔“快”上做文章。10個(gè)模擬檔位想怎么快?這套多級(jí)混動(dòng)系統(tǒng)分分鐘教傳統(tǒng)變速箱做人。哦不,是做箱。

雖說(shuō)有3個(gè)模擬檔位,但是E-CVT換檔可不需要齒輪前后運(yùn)動(dòng)。撥動(dòng)方向盤后面換檔撥片,調(diào)速電機(jī)即時(shí)改變轉(zhuǎn)速就能完成換檔。想瞬間升降幾個(gè)檔位的話,有后面4AT變速箱協(xié)同工作,就能事半功倍迅速完成。

除了混合動(dòng)力車型低油耗和低排放,雷克薩斯多級(jí)混合動(dòng)力系統(tǒng)(Multi Stage Hybrid System)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的動(dòng)力輸出與快速、平順的換擋反應(yīng)。

前中置布局與輕量化的改進(jìn)保證車輛操控

作為一輛大尺寸豪華GT跑車,LC500h在西裝革履之下也得有不羈的野性。輕量化的鋰電池組相比目前的鎳氫電池組重量降低20%,將更多的能量壓縮在更小的空間內(nèi),抵消了4AT增加的重量。通過(guò)將電池放置在后軸處,整車保持前中置后驅(qū)的布局,LC500h達(dá)到了51:49的平衡配重。這樣保持豪華屬性的同時(shí),也擁有比肩超級(jí)跑車的操控體驗(yàn),無(wú)論巡游山間還是賽道撒野,都駕輕就熟。

———一個(gè)預(yù)告———

圖片和文字是不是已經(jīng)無(wú)法滿足你對(duì)雷克薩斯LC500h這套獨(dú)特的多級(jí)混動(dòng)系統(tǒng)的濃厚興趣了?那咱們來(lái)體驗(yàn)實(shí)車吧!在即將開始的廣州車展上,這款充滿未來(lái)感的大型豪華跑車將會(huì)出現(xiàn)在5.1館雷克薩斯的展臺(tái),各位感興趣的殼er們記得關(guān)注喲!

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