这几年国产发动机的热效率已经大幅领先,已经在讨论45%以上的区间表现了,而国外老牌劲旅发动机却长时间停留在40%-42%左右。
不禁让人心生疑问,国产品牌是用了什么魔法吗?
其实提高发动机热效率不是使魔法,只是某种程度上,也需要采用“弯道超车”的做法。
有一个共识是,国产发动机最高热效率高,是因为其特别的“红豆子”结构,而不是大家认为的“面饼”结构。
何谓“红豆子”结构?我们先了解下什么是发动机热效率的BSFC map。
发动机热效率一般来说,指的是有效热效率。指的是发动机实际循环的有效功,与为得到这些有效功所消耗的燃料热量的比值。
当我们把发动机的转速和负荷作为X轴和Y轴,然后按照一定距离来测试整个发动机工作范围的比油耗,得到的结果就叫做BSFC map。
如果这个最高热效率区间非常小,是不是就像一颗小红豆?看着虽好,但不管饱。
想要热效率“顶饱”,就需要在很多技术之间进行周旋。
比如可以增加进气温度可以使燃烧室内的温度更高,有利于提高热效率。但另一方面,过高的进气温度也需要更有效的冷却系统来防止发动机过热,这样反而可能会增加冷却系统的复杂性和能耗。
再比如优化燃油喷射系统可以使燃料更完全地燃烧,从而提高热效率。但更完全的燃烧可能会产生更高的燃烧温度,导致氮氧化物
(NOx)
等有害排放物的增加。而为了满足日益严苛的排放标准,可能需要在热效率和排放之间做出权衡。
还有更简单粗暴的做法,比如比亚迪的第五代DM。他们把压缩比从15.5提升到16。根据奥托循环热效率公式,发动机压缩比16,理论热效率差不多可达62%,再加上电传动效率优势,就能做到综合热效率高达46%。
当然可以预想,这么做的话最佳热效率区间会很窄。但混动能利用窄工况面的发动机特性,让不管饱的红豆变身《龙珠》的仙豆:
1、优化工况点:
混动发动机是一位精明的经理,总是避开低效的“雷区”,专注于提高整体业绩。比如在拥挤的城市街道或悠闲的乡间小路上,混动车可以切换到电驱模式。
2、能量回收与再利用:
混动车在制动或减速时,其能量回收系统可将原本可能浪费的动能转化为电能,并妥善地储存在电池这个“仓库”中。待到需要时,这些电能又可以被“取出”利用。
3、辅助电动机:
混动车电动机是一位随时待命的助手,当发动机这个“主力”遇到困境或需要额外帮助时,它会立刻挺身而出,提供必要的支持。这样,发动机就能在其最舒适的“工作区”内运行。
当然,这套组合拳几乎是大多混动都在遵循。
比亚迪的优势,在于一方面采用七大技术提升发动机热效率;二来采用以大功率电机驱动和大容量动力电池供能为主、发动机为辅的策略,进一步降低发动机的压力。
于是也就有了此前比亚迪在官方超长续航挑战以及网友自发挑战中的骄人战绩。
发布会上介绍的测试,走的是西安-长治-锦州-长春的路线,最后开了2409km。值得注意的是,这段旅程还包括了从海拔约400米的西安爬升到海拔1000米的长治路线,再一路向北到达长春。
而网友数据,则可以更真实地反映比亚迪第五代DM的水平,他们跑西安到深圳这条线开出了1977km。相比于同期挑战的日系车的确表现更出色。
这次网友的挑战遵循的基本逻辑是全程开启空调,24度自动挡风,中控/仪表等不能息屏关闭,拒绝龟速跑高速,尽可能以正常时速来跑。
“热效率仙豆”太耀眼,
是不是未来混动路线基本定了?
比亚迪的混动热效率确实有突出效果。这不禁让人好奇,这会引发行业发展一面倒吗?是不是未来混动路线基本定了?
其实不少人也发现,从西安到深圳这段路,海拔变化小,道路平坦。对于那些想要挑战比亚迪的竞争对手,我建议可以主动改变一下游戏规则。
比如选择对扭矩要求更高的路段,同时不妨试着增加一些特定工况下的超车挑战——高速超车、城市快速路超车,去体现车辆的再加速能力。
从技术特点看,因为压缩比提高了容易爆震爆缸,那就必须降低最大进气量进油量,也就是限制功率,所以秦L燃油发动机的最大功率只有74kW。
混动系统就像一个错综复杂的机械巨兽,主要三大流派:
1、HEV混动
以油为主导,无需外接充电的混动力量。丰田THS作为该派的代表,凭借其精湛的技艺,能精准地协调发动机与电动机的联动,确保动力如丝般顺滑地传递至车轮。
2、PHEV插电混动
电动车与燃油车的完美融合。有电时驰骋于电动世界,无电时则切换至燃油模式。当追求速度或四驱稳定时,发动机与电动机将携手共进,释放出惊人的力量。然而这种高级技艺需要高压电路、大功率电机与大容量电池组的支持,因此成本也相对较高。
3、增程式混动
以电动机为核心,发动机仅为其提供电力,由理想领衔。这种混动既可以外接充电,也能通过加油来发电。在都市丛林中它如鱼得水,因为发动机在持续发电时,能使其保持最佳转速,从而在低速行驶中展现出显著的省油效果。然而到了高速公路上,由于能量的二次转换,油耗会增加。
比亚迪作为插电混动代表,牢牢把握降低能耗的初衷,油耗自然是它的关键指标。
但若仅以油耗为唯一准则,又显得片面。PHEV很棒,但这套系统需要高压电路、大功率电机、大容量电池组,因此成本相对较高。