比亞迪的插電式混合動力混合動力汽車,以性能著稱。比如,唐DM插混0-100km/h僅4.3秒,加速能力甚至超越了性能跑車。
唐DM性能雖好,但價格太貴,近30萬元的售價,讓消費者望而卻步。大多數消費者想要的,不過是一臺經濟省油的代步汽車。插混能不能既有好的性能,又便宜,成為普通人的選擇呢?
長期布局插混的比亞迪,當然早就掌握了這一需求。
DM-i超級混動技術,就是比亞迪拿出來應對市場變化的武器。特別是,比亞迪為此專門開發了一款發動機。
DM是Dual Mode雙模之意,而i是intelligent單詞縮寫,代表智慧、節能、高效之意。
DM-i的核心是驍云1.5L高效發動機、E-CVT變速箱以及高容量電池三部分。三者之中,令人眼前一亮的,是驍云插混專用1.5L高效發動機,在發動機熱效率上取得了重大突破,其熱效率達到了43%。
驍云1.5L插混專用發動機
11月11日,比亞迪在京舉辦DM-i超級混動驍云插混專用1.5L發動機品鑒會,《電動汽車觀察家》在現場了解了這款發動機的精妙之處。
這款發動機的發布,展示了比亞迪將插混技術平民化的雄心。在插混車輛仍然能夠享受免購置稅優惠的條件下,插混車輛的購車價格將和傳統燃油車的價格非常貼近。而由于節油的效果,買一輛插混,將成為很劃算的選擇。
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43%熱效率如何做到的?
比亞迪達成的43%熱效率成就,是正確運用了加減法。
加法,增加的是燃燒效率。
減法,減少的是排氣、冷卻、泵氣、摩擦、附件消耗等多方面的能耗損失。
給發動機燃效做加法,最有效的一招就是增加發動機壓縮比。發動機壓縮比越高,汽油在發動機燃燒室中燃燒得越充分。
驍云1.5L插混專用發動機的壓縮比增加到了15.5,在世界范圍內,這也是名列前茅的參數。
阿特金森發動機參數對比
增加壓縮比,第一個難點就是發動機燃燒工況。
傳統發動機采用奧托循環燃燒工況,壓縮比的極限約為13.1,為此比亞迪放棄了多年積累的奧托循環發動機研發經驗,以阿特金森循環為基礎打造了驍云1.5L插混專用發動機。
高壓縮比,是阿特金森循環的技術特點之一。
阿特金森循環燃燒工況示意圖
阿特金森循環燃燒工況中,發動機燃燒室進氣門的關閉時間,略晚于壓縮沖程的啟動時間,致使發動機的膨脹行程大于壓縮行程,即發動機的膨脹比高于壓縮比,由此提高了燃燒效率。
另外,得益于進氣門晚關的原因,會使部分油氣混合物在壓縮沖程初始階段,回壓至進氣歧管內。這有助于汽油分子更好的與空氣分子混合,提升燃燒效率。
縱然使用阿特金森循環,但如驍云1.5L發動機一般做到15.5壓縮比的,也并不多見。
汽油發動機壓縮比發展趨勢
如此高的壓縮比,得益于比亞迪對驍云1.5L插混專用發動機所做的另一項加法。
這項加法,就是增加沖程-缸徑比(S/B)。
S/B值增加,功率與效率互斥
驍云1.5L插混專用發動機的S/B比介于1.25-1.3之間,再小一些的S/B值,熱效率會有所降低,而再大一些的S/B值,會降低發動機功率。
在動力和效率之間,比亞迪找到了平衡。
在發動機本體上,比亞迪的加法可以說做到了極致。但這樣做,也只能讓發動機的熱效率停留在38%左右,想要進一步提升至43%,則需要做減法。
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減法更比加法難
吃成胖子容易,減肥很難。
對發動機而言,增加發動機功率不難,但減少發動機運轉時的損耗卻很難。
和減肥一樣,控制熱量,減少熱量損耗是提升發動機熱效率的關鍵。為了達到43%的熱效率,比亞迪在驍云1.5L插混專用發動機上,將減法用到了極致。
減法第一式,減廢氣損失。
黃色、黑色部分為EGR系統部件
驍云1.5L發動機,配置了EGR(ExhaustGas Re-circulation)廢氣再循環系統。EGR原本是柴油車上用于減低尾氣污染物的裝置,比亞迪將其引入到汽油發動機之上。
EGR功能圖
EGR通過把發動機排出的部分廢氣回送到進氣歧管,讓廢氣與新鮮空氣混合后一起再次進入氣缸。發動機廢氣溫度高,并含有大量的二氧化碳等多分子氣體,混合氣后進入氣缸,有助于降低氣缸內最高燃燒溫度的降低,從而減少氮氧化物的產生。
在汽油發動機之上,EGR也并非不可取代的部件,汽車廠家可以通過減少發動機氣缸數,調整燃油噴射方式等多種手段,達到EGR類似的效果。
但消費者不喜歡三缸汽車,因此比亞迪還是配置了成本高昂的EGR系統,讓驍云1.5L插混專用發動機保持為四缸發動機。
共計4個發動機點火系統
驍云1.5L插混專用發動機上的EGR,不只是降低污染物排放的作用。EGR與高滾流進氣道相互配合,能為燃燒室提供適宜燃燒溫度的混合氣,進而提升燃燒效率。
EGR組件
利用EGR減少廢氣損失,只能讓發動機熱效率提升至40%左右,比亞迪還需要繼續做減法。
減法第二式,就是減少泵系損耗。
剎車泵、空調泵等多個泵體在DM-p技術上實現電器化后,DM-i技術中驍云1.5L插混專用發動機進一步將散熱水泵、發電機從機械結構改為電子結構。
因此驍云1.5L插混專用發動機上,也取消了正時皮帶結構,所有泵系配件均已改為使用電器化配件。
減少機械傳動,改為電子傳動,能夠提升1%左右的發動機熱效率。
在減法方面,比亞迪還準備了第三招:減熱。
發動機分體式冷卻熱管理技術首次被應用在比亞迪汽油發動機之上。
分體冷卻熱管理技術工況圖
發動機缸體、缸蓋,通過電子節溫器和缸體蠟式節溫器兩個節溫器,實現了缸體和缸蓋的分別冷卻。
在冷啟動時,冷卻系統不啟動,以保證最快速的提升發動機工作溫度。在低溫時,缸蓋啟動冷卻系統,缸體不啟動。在高溫時,缸蓋、缸體同時啟動冷卻系統,并開啟電子扇加速冷卻。
發動機分體冷卻熱管理系統,通過冷車時減少冷空氣,熱車時減少熱空氣對發動機燃燒的影響,提升了發動機燃燒效率。
與發動機分體式冷卻熱管理系統有異曲同工之妙的,是可變排量機油泵的引入。通過對活塞背面機油量的控制,保持發動機燃燒室處在適宜溫度之下進行燃燒,進而提升發動機熱效率。
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PHEV再出發
DM-i技術,給了消費者重新認識比亞迪PHEV車型的機會。
DM-p時代的插電式,采用并聯混動技術,注重車輛的動力性能。而在DM-i技術上,比亞迪通過驍云1.5L插混專用發動機配合E-CVT,注重電動化帶來的能效提升。
技術取向的不同,是消費者結構改變的必然。
542、DM-p時代的比亞迪消費者,是技術極客,是科技愛好者,消費能力強。而在插電車進入尋常百姓家的時代,購車時省錢,用車時省油的車,才能引起消費者的關注。
時代不同,技術也理應不同。
因此,DM-i技術中的驍云1.5L插混專用發動機,已和傳統汽油發動機全然不同。
它沒有正時皮帶,也無需帶動機械剎車泵為制動系統提供真空,并在尺寸上大幅度瘦身。
這臺發動機,被命名為插混專用發動機,就足以見得它離不開電器化技術。
左側:普通燃汽油發動機
右側:驍云1.5L插混專用發動機
通過對工況落點示意圖的比較能看出,驍云1.5L插混專用發動機的工況,覆蓋范圍不如傳統燃油發動機,因為它就是為發電而生,驅動其次。
未來,驍云1.5L插混專用發動機將與E-CVT變速箱進行搭配組合,實現低速增程,高速直驅。
而低速增程,高速直驅,被認為是插電車發展的必然趨勢,也是在能耗和動力之間取得平衡的最好方式。
利用DM-i技術,比亞迪插電車能夠享受到免購置稅優惠,進而讓消費者在購車時,基本實現插電車和燃油車相同的包牌落地價。
而在使用層面上,驍云1.5L插混專用發動機,即使在虧電狀態下,依然能夠4L/100km的油耗水平,這將低于燃油車的油耗水平。
如若消費者具備安裝充電樁的條件,DM-i具備充電的能力,將讓比亞迪DM-i技術插電車在和日系不插電混動車對比時,占盡優勢。
從DM-i開始,比亞迪PHEV將被消費者重新認識。
未來的比亞迪插電車,不再是售價很貴,性能很強的極客車,而是和燃油車價格基本相同,使用成本更低,并占盡牌照優勢的日常家庭出行用車。
比亞迪新款中級轎車
期待DM-i車型的消費者,也無需久等,據比亞迪汽車銷售有限公司總經理李云飛介紹,即將到來秦PLUS、宋PLUS的插電混動版車型,均將搭載DM-i插電混動技術。
我們不知道采用DM-i的車型會比同級別傳統燃油車貴多少錢。但是,2019年8月,比亞迪董事會主席、總裁王傳福在半年報業績交流會上說,比亞迪將推出的DM4.0(當時說法)的成本非常低,比燃油車只貴2.2萬元。由于新能源汽車免購置稅,如果扣掉10%的購置稅,按整車15萬元計算,大約1.5萬元,相當于只比同配置燃油車只貴0.7萬元。
7000元的購置差價,考慮到采用插混之后的節油效果,幾乎可以忽略不計。插混的平民時代,即將到來。(完)
來源:第一電動網
作者:電動汽車觀察家
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