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比亞迪最新1.5t發動機熱效率

汽車 更新时间:2024-12-27 16:16:41

比亞迪最近一直處于媒體的高光之下,其市值已經來到了全球車企的第四位,如此高的估值來自于資本市場對比亞迪電動車技術的信心,但作為一家自主品牌的标杆企業,比亞迪不但有全球領先的電動車技術,同樣,在内燃機領域比亞迪也開始了自己的超越之路。

比亞迪最新1.5t發動機熱效率(一刀說熱效率高達43)1

比亞迪不久前發布的DM-i超級混動1.5L自然吸氣高效發動機就創造了國内汽油發動機熱效率的新紀錄。這台插電混動專用的高效發動機的最高熱效率高達43%,超過了之前豐田Dynamic Force 2.5L混動專用發動機41%的熱效率水平,創造了國産發動機的熱效率紀錄。實際上這一熱效率水平已經接近了目前全球熱效率最高的量産汽油發動機馬自達Skyactiv X壓燃汽油機的最高熱效率水平(43%~46%)。這台超高熱效率的混動專用發動機證明了比亞迪在内燃機領域同樣具有不俗的實力,也證明了國内發動機技術最近幾年取得的長足進步。

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這台1.5L發動機區别于傳統自然吸氣汽油機,是一台插電式混動專用的發動機,由于有電機的加入,這台發動機并不追求性能,重點在于優化混動工況的效率。因此,額定功率隻有81kW/6000rpm,峰值扭矩135Nm/4500rpm。其性能在傳統的1.5L自然吸氣發動機中是能算是一般水平,但是這不是重點,最高熱效率才是這台發動機的技術追求。為了實現如此高的熱效率,比亞迪這台1.5L自然吸氣發動機采用了一套高效發動機的技術方案:

1、 深度阿特金森循環和超高壓縮比

比亞迪在這台1.5L混動自然吸氣發動機上采用了深度阿特金森循環,這一技術曾經是日系高效發動機的看家本領,目前國内自主品牌混動發動機上也逐漸開始使用。

阿特金森循環通過可變氣門正時機構和特殊設計的凸輪型線實現進氣門晚關,把進入汽缸的空氣再壓回進氣管一部分,這樣給缸内燃氣膨脹做功的沖程就長于實際用于壓縮的沖程,實現了膨脹比大于壓縮比的工作過程,熱效率得到較大提升。

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比亞迪1.5L混動發動機采用的是深度阿特金森循環,因此,可以實現高達15.5:1的高壓縮比。提升發動機的壓縮比是提升效率的最主要手段之一,從下面的汽油發動機的熱效率公式中我們可以看出提升壓縮比ε可以有效的提升熱效率。另外我們可以看到,還有一個影響熱效率的因素是比熱比k,這個會在後面EGR廢氣再循環部分說明。

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比亞迪1.5L混動專用發動機的壓縮比水平其實已經接近了馬自達壓燃汽油機Skyactiv-X 16:1的水平,雖然兩者的燃燒方式有很大的區别,但是在高壓縮比技術的應用上,比亞迪确實達到了業界前沿水平。

2、進氣道噴射

比亞迪1.5L混動專用發動機并沒有采用當今流行的直噴系統,而是采用了比較傳統的氣道噴射系統。這主要是兩個原因:

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(1) 混動發動機并不不追求高性能,進氣道噴射由于沒有高壓油泵,阻力更小,有助于實現更高的有效熱效率。

(2) 進氣道噴射也避免了直噴發動機常見的顆粒物排放,在日益嚴格的排放法規下,其對後處理的需求比較簡單。

(3)進氣道噴射技術成本也更低。由于混動技術增加了電池、電機等一系列的新部件,會引起顯著的成本增加,發動機的成本降低可以為降低混動車型的整體成本産生貢獻。

其實在混動專用自吸發動機上選擇氣道噴射并非比亞迪首創,本田iMMD混動專用的2.0L高效自吸發動機采用的也是氣道噴射。

3、 可變氣門正時系統

比亞迪在這台1.5L混動專用發動機上采用了單VVT設計,也就是進氣中置油壓控制閥VVT,排氣不帶VVT。在如今雙VVT基本成為标配的時代,選擇進氣單VVT似乎比較奇怪,主要的原因如下:

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這台1.5L發動機是插電混動專用的發動機,相對傳統的發動機的實際運轉工況範圍是比較小的,主要的高效率區域工作。而且由于電機的加入,傳統發動機上關注的低速扭矩,動态響應等特性不再重要,選擇單進氣VVT已經可以滿足需求。另外,單VVT在成本上也是比較有優勢的。

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4、廢氣再循環EGR系統

比亞迪在這台1.5L發動機上采用了廢氣再循環系統(Exhaust Gas Recirculation簡稱EGR),其工作方式是将發動機産生廢氣的一小部分導入進氣側再度燃燒。再循環廢氣由于具有惰性将會延緩燃燒速度,這樣可以降低燃燒的壓力和溫度。這樣不僅有利于降低NOX排放的産生,還可以提高比熱比k,降低泵氣損失,從而提升發動機的熱效率。

5、先進的冷卻系統設計

提高熱效率除了燃燒系統貢獻以外,降低冷卻系統的熱損失也是重要的一個方向。比亞迪在這台1.5L混動專用發動機上采用了比較先進的冷卻系統設計;

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(1)缸體缸蓋分體冷卻技術,可以在暖機工況時,關閉缸體内部水套流動,僅保留缸蓋水套的流動來加快發動機暖機的速度,使潤滑油盡快達到理想的工作溫度,從而降低阻力,提升效率。

(2) 電子水泵來取代傳統的機械水泵。電子水泵不需要機械驅動,同時還可以靈活控制冷卻流量來控制發動機冷卻流量,從而進一步提升效率,降低油耗。

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6、無前端皮帶設計

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降低機械損失也是提升有效熱效率的重要技術手段,比亞迪在這台1.5L發動機上采用了電動空調壓縮機,加上前面提到的電動水泵。這樣所有發動機的附件驅動系統全部電動化,取消了前端附件驅動皮帶,這進一步降低了機械阻力,從而有助于實現高效率。

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總結一下:

比亞迪這台插電混動專用1.5L自然吸氣發動機開發的重點在于高效率和低成本。由于混合動力技術的加入,讓發動機的工況變得更加簡單,因此高效率和低成本這兩個看似矛盾的指标在這台發動機上實現了共存,這也是未來混合動力專用發動機的技術發展趨勢。

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