混合動力車通過組合高效的汽油機與電動機以及能夠持續充電的電池,可提供汽車市場上最好的燃料經濟性。在2005年以前,混合動力車大部分都是沒有太大馬力或載貨空間的小型車。 而福特翼虎改變了這個局面。
翼虎混合動力車是一款運動型多用途車,每升汽油可行駛多達13公里。這款車雖然不如其他一些混合動力車那樣超級節能,但是顯然可以在加油方面為一個典型四口之家省下很多錢。
簡介
我們將了解福特全新的、獲得專利的混合式動力系統,看一看翼虎混合動力車的性能表現,明白這輛車為什麼是汽車市場上混合動力車的一大突破。
混合動力車試圖將汽油內燃機與電動機的優勢結合起來,同時消除那些因僅使用其中一種動力而困擾汽車的問題。對於汽油車,這些問題包括噪音、昂貴的燃油以及污染物排放。電池驅動的電動車的發展因為電池壽命短以及需要對車輛插上電源充電而一直受到阻礙。
混合動力車有一個內燃機和一個電動機一起工作(根據混合動力類型的不同,二者或是同時工作,或是分開工作)。下
圖顯示了一輛並聯式混合動力車,其中的汽油機和電動機都可以驅動汽車行駛。
混合動力車從不需要插上電源進行充電,每當您踩下制動器時,就會在電池中儲存部分制動能量。 若電池電量嚴重不足,汽車可以只使用汽油來行駛,直到內燃發動機為電池充滿電為止。
有關混合動力車更詳細深入的說明,請參見混合動力車探秘。
現在,讓我們來看一看福特翼虎混合動力車。
福特並沒有為第一次進軍混合動力領域而嘗試設計一輛全新的汽車。福特以技術成熟的四缸福特翼虎車型為原型,耗費了5年的時間並抽調了100名工程師(摘自2004年12月的《人車志》)來開發混合動力系統,並將其運用到福特翼虎上。翼虎本身就是公認的SUV,只是車身相對較小。就這點來說,即使沒有電動機,翼虎的燃油里程數也表現良好:在公路上,翼虎每升油可以行駛9公里。
這樣說來,工程師對翼虎都做了哪些改變呢?從外觀來看,變化不大。除了車門上有一個小的“Hybrid”(混合動力車)徽標,儀錶盤里有一個不同的計量表以及車尾有一個用於冷卻電池的通風口之外,您簡直沒法區分翼虎混合動力車和傳統翼虎車。
這其實就是關鍵之處。福特之所以耗費如此多時間來開發翼虎混合動力車,就是因為福特希望這輛車能夠像常規的SUV一樣工作。駕駛者不需要任何特殊技能就能操控它。電動機和電池在車輛的使用年限內應該不需要進行維護。甚至沒有一個計量表來告訴駕駛員電池電量還剩下多少,因為駕駛員是不需要擔心這個問題的。混合動力系統的操控儘可能透明化。一切的出發點就是,翼虎混合動力車就是一輛具有良好的燃油里程數表現、不會產生太多污染的SUV。而這正是翼虎混合動力車能夠在美國汽車市場上產生深遠影響的原因。讓混合動力技術容易為普通顧客所接受,可能就是福特翼虎混合動力車最有創新意識的地方。
現在,讓我們來深入了解翼虎混合動力車的具體構造(以及導線和電池)。
所有的混合動力車都有兩個動力來源——一個汽油機和一個電動機。不過,二者可以以不同的方式一起工作。在所謂的“適度型”混合動力設計中,汽油機一直在運轉,而電動機不過是增強汽油機的動力,增添少許額外的馬力,從而起到節省燃油的作用。但是福特為翼虎開發了完全的混合動力系統。
在完全的混合動力系統下,汽油機和電動機既可以分開運轉,也可以同時運轉。翼虎混合動力系統的運作分四個階段:
啟動/停車:當您接通翼虎混合動力車的點火開關時,電動機就會開始運轉。電動機接著會啟動汽油機。然後,汽車會進行一系列檢查,以確定是否可以轉換到只使用電動機工作:汽車會檢測電池是否已充好電,工作溫度是否合適以及車內環境控制設定是否在合適的範圍內(若將空調設定為最大,則需要汽油機運轉)。若所有檢查都正常,發動機就會關閉,汽車只在電動機驅動下運轉。整個過程僅需要一兩秒鐘的時間。當您停下翼虎混合動力車時,汽油機實際上會關閉。當您遇到紅燈或者排隊等候時,汽車會只依靠電動機運轉。福特花費了大量心思以使汽油機開關過程儘量平穩順暢,但是根據試駕者的報導,在發動機啟動或關閉時車內能察覺到明顯的震動。這是所有混合動力車共有的問題。
電力驅動:當翼虎混合動力車從停止狀態開始加速時,將使用電力驅動實現。電動機擅於在較低的轉速下產生扭矩,因此電動機非常適合這一用途。當時速達到大約每小時40公里時,汽油機開始提供動力支持。如果您是在交通繁忙的城市裡駕車,整天都可只使用電力驅動。電動機和汽油機一起協同運轉以提供公路巡航速度。
再生性制動:不管您什麼時候踩下汽車的制動器,汽車的動能都會以熱能的形式損耗掉。在混合動力車中,制動器會獲取部分動能,並使用電動機作為發電機,將能量儲存回電池內。這就是混合動力車在頻繁啟動/停車的城市內比在通暢的公路上的燃油里程數實際表現更好的原因。每次遇到紅燈停車都會給電池充電。
為了最大程度地獲得再生性制動的能量,平穩而緩慢地停車是很重要的。猛踩制動器會啟動常規的防抱死制動系統,並且浪費能量。
電力輔助巡航:在達到公路巡航速度時(大約為每小時80到110公里),汽油機提供大部分動力。汽油機在這個速度範圍內的效率最高。但是因為翼虎混合動力車只有一個小的四缸發動機,當超出了這個速度範圍時,就需要額外幫助。當有提升速度的需要時,電動機就會啟動,為汽油機增添自己的馬力。
翼虎混合動力車(以及所有其他混合動力車)沒有通常的變速器來提供不同的擋位供汽車進行換擋。 翼虎使用的是電子控制無級變速器(eCVT)。車裝計算機對傳動裝置進行最優設定,據福特公司工程師說,與常規變速器相比可以節油30%。
規格
為了提高汽油機自身的效率,在翼虎混合動力車型中,福特採用了四缸阿特金森循環(Atkinson-cycle)發動機。在降低功率的情況下,阿特金森發動機比標準循環發動機(奧托循環發動機)更節油。若要了解阿特金森循環,請參見Lindsay Publications:阿特金森循環發動機。
翼虎混合動力車搭載了2.3升的鋁製四缸雙頂置凸輪軸發動機,在轉速為6000轉/分時的輸出功率為133馬力。三相永磁同步電動機在3000到5000轉/分的轉速範圍內能增添94馬力的功率。汽油機自身在4500轉/分時的扭矩175N.m。(作為比較,搭載四缸發動機的翼虎非混合動力車在5800轉/分時
的輸出功率為153馬力,在4250轉/分時的扭矩為206N.m。)
AWD翼虎混合動力車重1,766kg,混合動力組件給翼虎增加了大約230kg的重量。翼虎的軸距為2619mm,離地間隙為200mm,應算作是相對緊湊的SUV。翼虎採用了Continental ContiTrac EcoPlus輪胎(包括備用輪胎)。油箱容量為68升。
據2004年12月的《人車志》報導,AWD翼虎混合動力車在配置所有選裝件的情況下,從0加速到97公里/小時的時間為10.8秒,最高時速為164公里/小時,從113公里/小時減速至完全停住所需的距離為60米。
對於任何想買一輛混合動力車的人來說,燃油里程數都是最重要的數字之一。翼虎不會像緊湊型混合動力車那樣接近18公里每升或更多。福特標定的數據在市區是12公里每升,在公路上則是10公里每升。幾次不同的測試(2004年5月13日的《今日美國報》 ,2004年8月的《汽車趨勢》 )顯示,真實的數字可能會低幾公里每升,但是相對於非混合動力翼虎,翼虎混合動力車的燃油經濟性仍然提高了20%-25%。對於那些幾乎不能達到4公里每升的大型SUV來說,這是一個巨大的進步。
福特翼虎混合動力車提供前輪驅動(FWD)和全輪驅動(AWD)兩個版本。前輪驅動版本的EPA官方里程數評定的數據在市區是12公里每升,在公路為上則是11到13公里每升。全輪驅動版本則分別為12公里每升和10公里每升。根據這些數字,一箱汽油應該可行駛650到800公里。
體驗
多數情況下,駕駛翼虎混合動力車就像是在駕駛翼虎非混合動力車或其他任何小型SUV。福特下了很大的功夫來確保做到,如果沒有人告訴您,您根本不會意識到您正在駕駛混合動力車。
另一方面,在行駛中會出現一些怪異的情況,譬如說前面提到的,當汽油機啟動時出現的震動。由於減速的方式不同於標準的盤式制動器,再生性制動系統使用起來也有不一樣的感覺,當常規制動器因急速停車啟動時,您可以察覺到這個不同。
在汽車的上部,另一個不同之處來自變速器。使用電子控制
無級變速器(eCVT)不僅可以節油,而且行駛更加平穩。汽車升擋或降擋時不會出現突然的顛簸。
汽車儀錶盤唯一的改變在發動機轉速表上。轉速表指示在零以下表明此時發動機已關閉,汽車僅採用電力驅動。如果購買了導航系統,顯示屏上會顯示混合動力流動圖。
您也許認為用來驅動小型SUV的電池會占據大部分載貨空間。事實上,翼虎混合動力車的250個大號鎳氫電池(通過串聯方式連線起來)平放在車尾載貨區的下面。
翼虎混合動力車的載貨區比非混合動力車的載貨空間稍小,但也就是幾厘米而已。駕駛空間和載客空間則沒有變化。
作為製造實用的混合動力SUV的第一次嘗試,福特翼虎混合動力車堪稱是一項傑出的工程。相比市場上任何其他SUV,翼虎混合動力車顯然對環境更友好,並可提供更低的燃油成本。相對於豐田Prius(標定的燃油里程數據在市區為21公里每升,在公路上為18公里每升),翼虎混合動力車在環境友好方面雖然有所差距,但是長期來說也許對我們這個星球更有幫助。通過為那些通常需要多點空間進行舒適旅行的普通家庭製造混合動力車,在十年內,福特可能會為美國人的車庫中添加幾百萬輛混合動力車。