Про ДВС-ки.
Одна из основных характеристик двигателя, помимо пиковой отдачи, это достигнутая его разработчиками тепловая эффективность, пиковая, и с учётом выбранной трансмиссии и целевых режимов движения, средняя.
Известно, что энергия топлива по большей части уносится выхлопными газами, и уходит в пока что бесполезное для нас тепло (часть которого используется в холодный сезон для обогрева салона), и только часть идёт в полезную для нас механическую работу. Поскольку напрямую измерить тепловую эффективность не выходит, разработчики выбрали такой измеряемый показатель, как расход топлива в граммах на кВт в час (BSFC), в координатах оборотов и развиваемого крутящего момента, или среднего эффективного давления в цилиндре (BMEP).
Ниже пример BSFC карты для актуального бензинового атмосферного двигателя 2.5 от Тойоты.
Построив подобную BSFC карту, и зная содержание энергии в единице топлива, это около 9 кВт для литра бензина, можно построить карту тепловой эффективности.
Справа приведена шкала отдачи этого двигателя, а на карте, видны линии фиксированной отдачи в кВт. Можно увидеть, что для выбранного фиксированного уровня отдачи тепловая эффективность растёт а удельный расход топлива соответственно снижается с понижением оборотов, и с повышением величины BMEP.
И что остров максимальной тепловой эффективности в 37-39% и минимального удельного расхода, в данном случае 220-230 г/кВт в час, для конкретно этого мотора лежит в диапазоне BMEP в 5-10.5 Бар, что соответствует 100-210 Нм развиваемого им крутящего момента, и в диапазоне оборотов от 1,000 до 4,000. Отсюда, задача ЭБУ двигателя и ЭБУ коробки при заданном для неё числе ступеней по-максимуму держать мотор в этой области нагрузок и оборотов, вне зависимости от режима движения.
А ещё лучше, поместить его в остров тепловой максимальной эффективности 39%, и в остров удельного расхода 220 г/кВт в час, которые лежат в диапазоне давлений BMEP в 7-9.5 Бар, что соответствует 140-190 Нм развиваемого крутящего момента, и, одновременно, в диапазон оборотов 1,700-3,200. Что и является задачей разработчиков, если это технически возможно с учётом выбранной коробки и режимов движения.
Действенной стратегией по дальнейшему повышению средней эффективности, когда это осуществлено, является рекуперация кинетической энергии, обычно теряемой на торможении в виде тепла, рассеиваемого тормозной системой, через электрификацию его коробки (mHEV/MHEV/HEV гибридизация). Она осуществляется электродвигателем либо генератором, встроенным в неё, с сохранение энергии в промежуточном накопителе в виде батареи.
Чтобы в ситуациях, когда топливный двигатель всё же находится в нижних областях карты с низкой тепловой эффективностью и высоким BSFC, в части режимов городского цикла выключать его, и задействовать вместо него электродвигатель в коробке, работающий от батареи, на прежде терявшейся энергии. Так как средняя эффективность современного PMSM электромотора лежит в районе 85%, это имеет большой смысл.