對于熟悉汽車領域的朋友而言,站在2020這一時間節點,想必電動化的大趨勢早已成為了大家心中不争的事實,而統治了汽車領域整整一個世代的發動機,也漸漸失去了頭頂的光環。不過,時代的變遷往往孕育着新的機會,當純電動“關上大門”,插電混動技術也為發動機打開了“一扇新的窗”。如何優化設計,進而與電驅部分組成更加高效的動力系統即成為了發動機發展的“新方向”。
作為自主品牌中較早涉足新能源領域的品牌,比亞迪早在今年年初就對外透露了即将推出DM-i插混技術平台的消息。相對于當前其主銷車型中應用的DM-p(Powerful—強勁性能)技術平台,DM-i(intelligent—智慧高效)技術平台更加偏向于節能減排。而當前已近年末,比亞迪終于正式揭開了DM-i平台的面紗,并詳細解析了作為DM-i技術平台的核心之一的“骁雲-插混專用1.5L高效發動機”。
如你我所知,優秀的答案往往隻需要在開篇抛出一個亮眼的觀點,考官的手裡的分數就已拿到了大半。放到比亞迪的答卷上,“43%的最高熱效率”便是開篇時的得分句。而比亞迪究竟通過了怎樣的技術突破才實現了全球最高熱效率量産汽油發動機這一成績,我們這就來解析一番。
阿特金森循環結合高壓縮比,奠定節能基礎
首先,在内燃機領域,提到優化熱效率,業界通行的首要方式就是應用阿特金森循環與高壓縮比,比亞迪的這部發動機也不例外。
具體來看,四沖程發動機的工作過程分為四個部分,分别是進氣、壓縮、做功和排氣。而阿特金森循環就是通過延長進氣門的開啟時間,從而使得處于壓縮行程中的氣缸再次排出一部分氣體,實現壓縮行程小于做功行程,提升熱效率。
由于阿特金森循環發動機在低轉速時的扭矩表現并不理想,在以往的純燃油車型中往往難以徹底應用。但在插混車型中,電機響應快、扭矩大的特性恰好彌補了阿特金森循環發動機的劣勢,實現了整體的效率提升。
與此同時,比亞迪的插混專用發動機也應用了更高的壓縮比。當壓縮比較高時,混合氣體被壓縮後也會達到更高的溫度,從而使混合氣被點燃後更快完成燃燒,進而釋放出更多能量,實現熱效率的提升。
應用電器化設計,取消輪系降摩擦
除了提升發動機本身的做功輸出,我們還可以通過減少發動機的動力損失來提高熱效率。而在諸多損耗動力的部分中,摩擦損耗占據了重要的比例。
在傳統發動機上,往往有諸多附件需要通過輪系來從發動機上直接獲取動力。而得益于電器化的設計,比亞迪應用了電驅水泵、電動真空泵以及電動空調壓縮機,從而取消了對應的前端輪系,避免了無謂的摩擦損失。
此外,比亞迪還應用了活塞連杆組件特殊塗層、曲軸組件軸徑優化、低摩擦油封、可變量機油泵、低粘度機油等技術,使得這部最新發動機的摩擦損失較上代發動機減少了20%。
廢氣冷卻再循環,降低油耗與排放
在我們的話語體系内,節能和減排這兩個概念往往一起出現,EGR廢氣再循環系統便最早便是因減少排放而生。
通過将冷卻後的比熱容更大的廢氣輸送回缸内,EGR系統可以降低發動機缸内的燃燒溫度,從而一定程度上規避部分高溫下的化學反應,減少污染物生成。但與此同時,EGR的降溫作用也減少了發動機通過加大噴油量為缸内降溫的工況,并且還能讓發動機實現更高的壓縮比,恰好也提升了熱效率。
而更重要的是,EGR系統将一部分廢氣重新輸送到進氣系統的過程也在一定程度上提升了發動機進氣壓力,與經過了抛光處理的進氣道一同減少了泵氣損失,進而實現了發動機熱效率的提升。
分體冷卻熱管理,智能控溫更高效
當然,發動機的溫度也是影響燃燒效率的重要因素。當溫度過低時,發動機就必須通過自身的工作來提升溫度,而在發動機的溫度達到最佳工作溫度前,其升溫過程中的燃燒始終是效率偏低的。而在發動機溫度過高時,誘發的爆震輕則影響燃燒做功,重則直接損壞活塞連杆機構。
比亞迪的這款最新發動機應用了分體冷卻熱管理系統,缸蓋與缸體分别都有着各自獨立的冷卻水道,缸體内還應用了水套插片技術。通過智能算法,系統能夠自動調節冷卻回路,從而盡可能将發動機溫度維持在最佳工作區間,提升熱效率。
舉例而言,當冬天冷車啟動時,這套系統可以使冷卻液零流動,從而快速升溫;而當缸蓋溫度較高時,系統可以單獨進行缸蓋冷卻循環,不影響缸體的溫度;如果溫度繼續升高,系統還可以根據升溫程度進行小循環或大循環,避免發動機高溫爆震。
其實,除了上述的幾個主要方面,比亞迪還在這款最新發動機上應用了高能點火、充納氣門等細節優化,從點點滴滴處積累,最終才實現了最高43%熱效率的亮眼成績。
總體而言,無論考慮到宏觀的政策環境還是車輛智能網聯化的需求,亦或從産品本身的性能出發,在更長遠的角度來看,新能源車型都必然會占據更多的市場份額。而放眼當下,由于充電基礎設施的分布與車輛使用環境的限制,對于許多消費者而言,純電動車型的使用還面臨着諸多不便。因此,插電混動車型或将成為未來新車市場的重要增長點。
此時,比亞迪在插混技術上再次發力,在現有DM-p技術平台的基礎上推出了符合更多消費者日常所需的DM-i技術平台,或許不失為一次目光敏銳的搶先站位。畢竟,在合資與豪華品牌壟斷了中高端燃油車市場的環境下,憑借新能源産品突圍,很大程度上已經成為了自主車企實現品牌向上難得機會。而在未來,包括比亞迪在内的自主品牌究竟能否抓住這一機遇,汽車頭條APP也将持續關注。
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