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比亚迪进气道在哪边

国产最强混动系统!吉利雷神动力和比亚迪DM-i谁更强

日前,吉利星越L雷神Hi·X油电混动版正式开启预售,新车限量2022个名额,预售开启9分钟不到就已经售罄......同样火爆的还有比亚迪DM-i车型,今年累计销量加订单都超过15万辆,订单交付排队平均3个月以上。

一个雷神动力、一个DM-i动力,在纯电大行其道的今天这两种混合动力订单火爆的画风过于凸显了。

实际上,这也正是响应了国家政策。从国家发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中提到了“至2035年国内节能汽车与新能源汽车年销量将各占一半,汽车产业实现电动化转型。”

因此在未来相当长的一段时间内,以混合动力为代表的节能车也将会是主力推广的车型,并且对于我们节假日习惯远距离迁徙的需求来看,混合动力车型为代表的节能车并不缺乏市场。

作为市场上备受热捧的两款混合动力系统,雷神动力和DM-i都有什么技术亮点,我们一起来探讨。

雷神动力

首先,雷神动力只是一个宽泛的统称,其技术是包含了1.5TD/2.0TD混动专用发动机,以及DHT(1挡变速器)/DHT Pro(3挡变速器)混动专用变速器,支持A0-C级车型全覆盖,同时涵盖混动、插混和增程等多种混动技术。

这项技术有多牛,直接列参数先:

1、全球最高发动机热效率43.32%、

2、全球最高3挡DHT Pro、

3、40%节油率,油耗低至3.5L/100km

按照吉利高层的说法是雷神智擎Hi·X混动系统在核心技术上全面优于日系品牌,究竟有多先进我们一样一样来看。

1.发动机部分

雷神动力的1.5T和2.0T发动机都是采用涡轮增压动力,这和很多日系厂商甚至国内厂商都不一样,通常混动系统搭配阿特金森自然吸气发动机较多。

雷神动力的发动机技术亮点主要有高压直喷、增压中冷、米勒循环、低压EGR四项技术,在热效率部分是超过日系混合动力最高水平的41%。

高压直喷技术放在今天算不上高难度技术,越高压汽油的雾化效果就越好,燃烧更充分,它的喷油系统压力达到350bar算是顶尖水平了。

增压中冷这项技术同样不新鲜,但是一般也是中高端车型使用较多,采用这项技术可以降低进气的温度。

米勒循环大家听起来比较陌生,它和阿特金森循环的目的一样,都是通过增大膨胀行程来提高热效率。

阿特金森循环是通过进气门晚关来实现,米勒循环则通过进气门早关实现;阿特金森一般适用于自然吸气发动机,米勒循环则应用于增压发动机。

和我们普通发动机采用的奥托循环(压缩比等于膨胀比)相比,米勒循环发动机压缩和燃烧过程的温度更低,因而降低了传热损失也更省油。雷神动力的DHE15发动机它的压缩比达到了13:1,装备双VVT可变气门正时,可以更精准控制发动机的进排气门的开闭时机。

常规奥拓循环配气相位

米勒循环配气相位

EGR就是我们常说的废气再循环,低压EGR可以降低排气温度和压力之余,提升了循环效率、减少了氮氧化物的排放,简单理解就是对环境更友好。

除了高压直喷、增压中冷、米勒循环、低压EGR四项技术外,它还运用了电动空调压缩机和电动水泵,减少发动机附带的部件这样可以进一步降低发动机负荷,提升整机效率。

所以实现高热效率并不是吉利找到了突破性的技术,而是通过整体的优化实现高热效率,这当中主要是针对混动进行专门优化。

2.DHT/DHT Pro混动专用变速箱

相比发动机,雷神动力的混动专用变速箱反而是更大的看点。丰田混动凭借动力分配行星齿轮组独步天下,本田凭借多片离合器同样简单精妙。

在过去国产品牌和欧美厂商苦于日系混动的技术专利壁垒,只能简单的在变速箱前端加上电机,虽然简单直接但是效率和尺寸完全没法和日系相提并论。

在2018年,吉利推出了第一代混动系统,正是在7速双离合变速箱内集成了单电机,要想进一步降低油耗,开发混动专用变速箱也就无法避免了。

以往我们介绍一款混合动力系统大都是从它的混动结构来介绍,串联、并联、混联等等颇为复杂的名词大家看完也记不住。

对于小白来说,用电机位置来进行分类会更加简单明了。从电机布置的位置不同,可以分为P0-P4五种结构,P代表电机位置,布置在不同的位置用不同的数字代号。

从P0到P4分别表示的电机布置方式,数字越小越靠近发动机。

P0:电机位于发动机前端的皮带上

P1:电机位于发动机的曲轴上

P2:电机位于发动机与变速箱之间,位于离合器之后

P3:电机位于变速箱输出端

P4:电机位于另一驱动轴上(如果发动机驱动前轴,则电机在后轴,反之亦然)

当然,有些车型不止一个电机,那么这些车型结构就是Pxy的混合体。

另外还有一种独立于P0-P4之外的PS架构,这种架构和P0~P4构型有很大差异的,如丰田的THS可归类于PS式。

DHT Pro变速箱

吉利的DHT Pro则是由P1、P2双电机组成,和发动机相连用于发电的则是P1电机,负责驱动的则是P2电机。

发动机、P1电机和P2电机之间通过离合器实现脱离和接合,纯电行驶、发动机怠速运转和为电池包充电时,这个离合器是断开状态。

整个DHT Pro的重点实际就在于P2驱动电机中,它集成了换挡机构和双行星齿轮组,提供不同的传动比。在结构上吉利DHT Pro就像是一台E-CVT变速器与3AT变速器的结合体,比长城柠檬DHT混动的2挡双离合变速器结构更复杂,挡位增多发动机处于高效工作区域的机会也会增多,理论上看吉利的DHT技术比长城的更具燃油经济性。

工作逻辑上,DHT Pro也能实现纯电、串联和并联模式。纯电模式就是P2电机单独驱动车辆,起步或小油门加速时皆由其完成。

串联模式下,发动机通过P1电机给动力电池组充电,P2电机负责驱动车辆,并调节发动机负荷。借助纯电和串联模式,相比传统车型其系统效率提升了30%。

并联模式下,发动机会直驱车辆,电动机辅助发力。制动过程中,电机还能实现100%动能回收。

需要说明的是,吉利的混动系统还支持全速域并联,车速20km/h以上系统就能进入并联模式,一来利用发动机高效工作区间减少能量损失,二来借助三挡变速器,能释放60%的储备动力。

比亚迪DM-i

比亚迪的DM混动系统已经发展到了第三代,它主要是基于双离合变速箱打造的混联式动力,虽然它主打新能源,但在性能方面的表现要远比“新能源”这一属性更突出。

前面说了,性能和燃油经济性不可兼得,因此要想节能性能就要有所取舍。为了满足不同用户需求,比亚迪将其一分为二,推出 DM-p和DM-i 双平台,分别主打性能与经济性。

实现DM-i的经济性,发动机是关键

DM-p平台下的发动机都是采用2.0T或1.5T发动机,并且都是带涡轮增压,和它们的燃油版车型相比,搭载的发动机动力数据都是一致,并不是混动系统专用发动机,这也导致插混车型的油耗依旧比较高。

以宋Pro和宋Pro插混为例,燃油版搭载的1.5T发动机最大马力160PS(118kW),最大扭矩245Nm;插电式混合动力车型中搭载的1.5T发动机最大马力160PS(118kW),最大扭矩245Nm。

要实现低油耗,从发动机入手也就非常必要了。要知道日系混合动力车型的发动机都会进行相应的调整,采用阿特金森循环更是必不可少,毕竟电动机加入后发动机动力的需求也就不那么重要,省油才是第一要务。

在结构组成方面, DM-i 平台的混动系统集成了一个驱动电机、一个发电机、一块大电池、一个单挡直驱变速箱和一个插混专用1.5L或1.5Ti发动机。

1.全新1.5L/1.5Ti发动机,做“减法”实现43%热效率

热效率是用来评定发动机的经济性,在目前技术下汽油机的热效率普遍在35%-40%左右,其余的大部分能量都通过排气、摩擦、附件消耗等流失。

换句话说,热效率越高经济性就越好,比亚迪应用的技术说不上高精尖或者是巨大创新,而是结合了插电式混合动力车型特点的基础上通过“减法”实现了43%的高热效率,这一点和吉利的雷神动力发动机出奇的相似。

先来看看比亚迪1.5L的发动机技术参数,它的最大功率为81kW,最大扭矩为135Nm,并且符合国六b排放。参数乍一看并不出色,但是不要忘了插电式混合动力车型以电机驱动为主,发动机动力并不需要太强。

为了实现高热效率,比亚迪首先在发动机的压缩比上做文章,它将发动机的压缩比提高到了15.5,这对汽油机来说是相当高了。作为参考,柴油机通过压燃的方式使得压缩比达到17-18以上。

压缩比的提高使得混合气中的汽油和空气结合的更加充分,火花塞在点火的一瞬间便能使混合气完成燃烧,释放出最大的爆发能量。但是提高压缩比会带来严重的早燃和爆震问题,这一问题比亚迪也通过一些技术解决,这部分放到后面再讲。

为了实现高压缩比,比亚迪对气缸和活塞进行了调整,增大了冲程和缸径比,使得燃烧放热的时间更短,做功的时间更长 。

阿特金森循环是广泛应用在混合动力车型上,它的实质就是膨胀比大于压缩比。采用进气门晚关的方法,让缸内的混合气被压回进气管一部分,这样活塞的加速做功冲程就长于压缩冲程。

所以,阿特金森循环的好处就是发动机的效能更高,也就是热效率更高。但是它的缺点也很明显,低速扭矩表现很差,长活塞行程也不利于高转速运转。

但是要的就是这种效果,不用在乎低速的“不在状态”和高速的“不中用”,因为这两个时段有电动机在为车轮提供动力,发动机在油耗表现最优异的转速运转。

低速和高速用电动机的大扭矩弥补动力的缺陷,两者互补之后也就能实现动力和经济性的双赢。

EGR在柴油车上是更为常见,它的中文意思是废气再循环装置,它由冷却器和EGR阀组成,冷却器是将废气降温后再回流的一个装置,EGR阀是对进入进气管的废气量进行控制,使一定量的废气流入进气管进行再循环,引入气缸再燃烧,降低燃烧的温度 ,温差降低,散热损失也就降低了。

这就是前面说,压缩比达到15.5如何解决爆震的问题,答案就在这。

为了提高EGR率,让燃烧和排放更清洁更有效率,比亚迪设计的进气管很特别,有很大的鼓包。它做了EGR的预混室,提高EGR率,将废气冷却到100度,再进入气缸。

在传统的燃油机上,发动机的附件是相当的多,需要通过皮带带动发电机、起动机、冷却水泵、空调压缩机等等,这些需要通过皮带轮带动,如此多的轮系也就自然产生机械功的损耗。

比亚迪通过做“减法”省去了所有轮系,通过电器化把皮带轮取消了。空调压缩机、水泵等附件都采用了单独的电驱动。附件的电器化给发动机大大减负,自然也就提高了热效率。

在发动机的冷却散热上,比亚迪也做了优化,它采用了创新的分体冷却,通过电子水泵双节温器把缸体和缸盖分体冷却。

采用这一方案的原因是发动机不同位置温度不一样,通过分体冷却可以提高散热效率,在冷机着车时可以快速提升水温,在热机时可以提高散热效率,发动机的热效率自然也就有所提高了。

2.EHS单挡直驱变速箱

和吉利的DHT变速箱不同,比亚迪DM-i的变速箱是出奇的简单,和本田的i-MMD混动系统高度相似,不过比亚迪在控制逻辑、电机集成度上是要更加的先进一些。

从结构来看,EHS单挡直驱变速箱由一台发动机、一台驱动电机、一套离合器组成,没有传统意义的变速箱结构,大部分工况下由电机进行驱动,是一个以电为主的混动技术。

在电量充足时,直接由电机进行驱动,这时发动机和电机是断开状态。

当电量不足时,发动机介入,这时候发动机除了负责驱动车辆还会给电池充电。

在急加速时,发动机和电机会并联输出动力,共同驱动车辆;当减速时系统切换为串联驱动。

高速工况时,发动机会进行直接驱动。

用一句不太严谨的话来总结就是,低速部分增程,高速直驱,加速并联。

国产“丰田”和“本田”

从上面的一系列介绍来看,在发动机技术上,吉利和比亚迪都不约而同的采用相似的技术路线,主要着力点都在于减少发动机附件带来的负荷,实现发动机热效率的提升,两者都达到了43%以上的热效率。

变速箱方面,吉利的变速箱技术采用的是多挡行星齿轮组变速箱,比亚迪则是简单的单挡直驱变速箱,就如同丰田混动系统和本田混动系统的区别。在平顺性和效率上各有优势,但是不可否认比亚迪的EHS单挡直驱变速箱在成本上是更有优势的。

同样的高热效率发动机、各有优势的变速箱和控制逻辑,要想将雷神动力和DM-i分个高低并不容易,或许还是需要等实车体验对比一番才能有最终解。

中国造出了全球热效率最高的发动机,难怪这个车企世界第四

比亚迪近期的股票市值飙升,涨幅超过300%,成为全球市值第四,中国第一的车企。这主要是它在新能源方面有着很大的领先优势,但也不意味着放弃了燃油车市场。

在近日,比亚迪就对外发布了一款全新的发动机——骁云-插混专用1.5L高效发动机。当然,这是比亚迪DM-i超级混动技术的核心部件之一,也即是说,这款动力未来还是归入新能源领域,但同样可以竞争燃油车。比亚迪的愿景是全面布局新能源汽车矩阵,收复燃油车市场失地。

下面就由我来解读这个DM-i超级混动技术的……1.5L发动机部分。文章可能会有些枯燥,我将尽量讲得通俗一些,或者,你也可以跳着读。

DM-i为省油而生

我们先来理一下关系。在比亚迪的DM(即双模)插电混合动力系统中是有细分的,包含DM-p和DM-i。

DM-p是强劲版,“p”即powerful,动力更强,满足追求更好驾驶体验的用户,而实际上,比亚迪的主要DM车型就是DM-p。

如今,在DM-p定义“绝对性能”之后,比亚迪再进一步,推出主打“超低油耗”的DM-i混动技术。DM-i可理解为经济版,“i”即intelligent,智慧节能高效,满足追求更低行车油耗的用户。DM-i是在基本保持DM-P架构不变的情况下开发的,因此成本的影响不会太大。

DM-i超级混动技术可分为三部分,发动机、变速箱及电池,官方称后两者将会在“第二季”、“第三季”对外发布,这次只针对骁云1.5L高效发动机。

全球量产最高:热效率43%

骁云-插混专用1.5L发动机专为DM-i超级混动技术打造,开发它的最大目标是追求超低油耗,而提高热效率是这台插电式混合动力专用发动机的首要任务。

官方宣称,这台发动机热效率达到43%,是全球热效率最高的量产汽油发动机,甚至打破丰田保持的量产最高纪录(41%)。

这样的数据的确非常吓人,毕竟现在主流发动机热效率大约在35%的水平,已经量产的能超过40%也仅有丰田、本田。而在自主方面,最高热效率的是广汽的2.0ATK混合动力发动机(42.1%),不过这款发动机还未量产。

【现场发动机仅为展示模型】

当然,达到最高43%热效率的骁云1.5L发动机也同样未大规模量产,但据现场比亚迪工程师陆国祥讲,这台发动机在大多数工况下也能达到40%以上的水平,这已经是国内外一流的了。

直白点说,即使43%有一丢丢“理想主义”的话,现实的40%以上也是相当厉害的了。

啥是热效率?

说了这么多“热效率”,什么是热效率?它是指发动机有效功率的热当量与单位时间所消耗燃料的含热量的比值,也即是燃料中有多大的比例被有效利用,常用以评定发动机的经济性。

43%就是骁云1.5L发动机的最高热效率,但你不要对它有误解,这并不是一个恒定的数值,而是一个峰值,是在各种条件都达到完美时取得的成绩。举个例子,世界100米最好记录是博尔特创造的9秒58,这是在他状态最佳时拿到的,他也只能仅有一次达到这个顶峰。但至少他的水平在这里,跑在10秒内还是可以多次达到的。比亚迪的这个“43%”就是博尔特的“9秒58”。

因此,不能完全说最高热效率出色的就一定最省油,还要看它高效区间大不大。当然,最高热效率出色的,至少整体的燃油经济性都不会差到哪里去。

怎么做到的?

这么高的热效率是如何达到的呢?我们先来看看这款发动机。

骁云1.5L发动机代号472QA,为四缸自然吸气阿特金森发动机,压缩比高达15.5,最大功率81kW(110Ps),峰值扭矩135Nm。官方称,亏电状态下油耗也能达到4/100km以内,且满足国六B排放标准。

这款472QA的动力参数和秦搭载的代号为473QF的1.5L发动机非常接近,应该就是基于该发动机升级打造的。看这样的参数,性能并不算突出,确实以省油为第一要义。但也要了解插电式混动车是以电机驱动为主,追求省油的话,发动机可以只做辅助作用。

要想省油提高经济性,勇攀热效率高峰,就要减少不必要的热损失。包含不完全燃烧、排气损失、冷却损失、泵气损失、摩擦损失等等。比亚迪大致用6项技术来应对这些热损失。

·提高压缩比

【图片来自网络】

压缩比是发动机混合气体被压缩的程度,即是压缩前的气缸总容积(V1)与压缩后的气缸容积(V2)之比。

更高的压缩比可以让汽油和空气更充分混合,混合气温度更高,燃烧瞬间爆发的能量更大,发动机有用功增加,热效率上升。现在一般压缩比是11-13,而为了压榨发动机,比亚迪把压缩比提高到15.5,甚至比近期刚上市的马自达压燃版(15)还高,几乎是汽油机的极限。值得一提的是,这款发动机仅需要92号汽油,而马自达压燃版却需要95号汽油。

但提高压缩比也会带来爆震的问题,因此得做一些技术来解决,如提高EGR率,我们下面再说。

·增大冲程/缸径比值

比亚迪重新调整了活塞的冲程和缸径比例,增大行程,减小缸径,提高滚流效应,做功时间更长,燃烧效果更好。

·使用阿特金森循环

阿特金森循环的作用是实现膨胀比大于压缩比,它一般和混动车型联系在一起,例如丰田双擎。但随着时代的发展,它已经不是利用复杂的物理机械结构来达成的了,而是利用配气相位的控制就可以了,一定程度可以看成是米勒循环。

比亚迪通过进气侧VVT可变气门正时机构在压缩行程时进气门晚关,让缸内一部分混合气被挤压回进气管,实现做功行程大于压缩行程,也即是膨胀比大于压缩比。这样燃料的能量利用率更高,有效地提高发动机热效率,油耗自然也有所降低。

不过,阿特金森循环会有一个天生的短板,低扭不佳。但我们知道,混动车型,发动机在中高扭矩才是起大作用的时候,低扭时电机驱动会解决这个麻烦。这也是阿特金森循环多应用在混动车型,而不应用在纯燃油车型上的一个原因。

现场的工程师讲,骁云1.5L发动机的高效转速在2000-3000的区间,这已经是相对偏高的转速,低速时将由电机驱动,保证各自都在最合理的工作区间。

·冷却EGR

EGR并不算新技术,在国外很多汽油发动机都有应用,比亚迪在之前算是比较早应用的中国品牌。它的主要作用是降低排放、降低油耗、减少爆震。

EGR(Exhaust Gas Re-circulation)即废气再循环系统,它把发动机排出的部分废气再送回到进气歧管,与新鲜混合气一起进入气缸,参与二次燃烧。废气再次循环流入到进气管,再次在气缸内燃烧,能降低燃烧的温度,散热损失也降低了,同时也会减少高压缩比带来的爆震倾向。

更高的EGR率,既能让燃烧更充分,也能让排放更清洁,提升节能减排效率。比亚迪创新在进气管使用了EGR预混室,也即是那个大大的隆起,主要也是为了提高EGR率,把废气冷却到100度,形成更好的降温效果。

此外,在冷却系统上,比亚迪也做了优化。一般发动机缸体和缸盖都是一体冷却,而这里却创新性地使用了分体冷却。缸体和缸盖在工作时温度并不同,通过电子双节温器两套水循环来完成更佳的冷却,提高热效率。

·降低摩擦

摩擦导致的热损失不算大,但比亚迪也应用了一些常见技术来抑制它。例如应用低活塞环组弹力气门驱动、低摩擦油封、0W-20低粘度机油等等。这都能一定程度降低摩擦,提高热效率。

·附件电器化,取消轮系

骁云1.5L发动机还有一个比较创新的就是“做减法”,取消了前端轮系,把传统发电机、机械空调压缩机、机械真空泵、机械水泵等这些通过皮带轮带动的部件统统去掉。少了这些轮系做功的损耗,自然就提升了热效率。

但问题来了,没了这些部件,它的功能岂不是也跟着没了?前面说了,这将是一个插电式混动系统,它利用附件电器化,用电带动即可。

此外,这台发动机并没有采用主流的缸内直喷,而是采用比较传统的歧管喷射。这对于倾向省油低成本,不倾向性能的发动机来说并没有什么不好,同样是“做减法”的表现。

总之,骁云1.5L发动机通过提高压缩比、增大冲程/缸径比值、使用阿特金森循环、冷却EGR、分体冷却、降低摩擦、附件电器化,取消轮系、优化控制系统等等具体方式来达到更大的热效率,以期望得到更低的油耗表现。这些技术都不算新鲜,但多管齐下,整体的节油效果还是不错的。

“太长不读版”

关于骁云1.5L发动机的信息基本已经透露完毕。但是对很多普通消费者来说,并不需要了解这么深入而枯燥的原理,好比买一台冰箱知道它能不能制冷就行,而不需要知道是如何制冷的。

下面我就以QA问答的形式,把关于这台发动机对消费者最直观有用的信息呈现出来。

-这是一台什么发动机?

-1.5升排量的自然吸气,并非涡轮增压发动机,是比亚迪双模混动系统的一部分。

-相比上一代发动机,这个新发动机成本是高了还是低了?

-减少了涡轮增压器,使用更传统的歧管喷射之后,节省了千元级的成本,但是因为用多了上面提到的多项技术,实际上,总成本比上一代是增加了一些的。

-它有什么亮点?

-油耗超低,成本也不高,但性能不强,适合于经济型车。

-最大的宣传点是啥?

-热效率43%,全球量产最高,注意是量产车(意思是会有大规模生产,小批量的不算)。厂家宣称,大多数工况下能也能达到40%以上,已经很厉害了。

-加几号汽油?

-92号即可,但厂家也“疯狂”暗示,能加95效果肯定更好。反正,加92号肯定没毛病,而加95号对车更好,但是花的钱不是更多了吗?看个人取舍。

-未来会应用在哪些比亚迪新车上?

-从厂家对标的凌派、轩逸的价位看,以及比亚迪的新车规划和曝光的新车信息上,有可能应用在还没见过的王朝系列的秦PLUS和宋家族上。

-大概多久能上市?

-预计明年上半年。

总结

很多人看到全球量产最高43%热效率会觉得比亚迪这是在吹嘘,博眼球。但这是一家非常实在的新能源汽车制造厂,也确实拥有很多行业领先的技术,例如,刀片电池、IGBT芯片、模块化e平台、DM混动系统、智能网联DiLink等等。相信这次也是一次真真切切的技术优化得到的成果,并非是为了哗众取宠。

【秦PLUS】

在会上,比亚迪的李云飞副总经理不少于三次强调,这款发动机并非是为了炫技,而是为省油而生,为市场而生,就是为了降低油耗、降低成本,让消费者购车门槛得以降低,同时买到更具性价比的产品。

从这个方向看,能不能达到43%热效率并不是太重要。对消费者来说,将会有一款省油、低成本、品牌可靠的产品即将诞生,这才是最重要的。

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