發動機熱效率,也稱為熱力學效率,是衡量發動機將化學能(燃料燃燒釋放的能量)轉化為有用機械能(推動車輛運動的能量)的效率指標。
簡單來說,它是反映發動機能量轉化過程中有效利用率的一個關鍵參數。發動機熱效率的高低直接影響到車輛的燃油經濟性、排放水平以及動力性能。
◎有效功:指發動機輸出軸傳遞給車輪或其他機械負載,用于驅動車輛前進或完成其他工作所作的功,通常以千瓦時(kWh)或焦耳(J)為單位。
◎燃料燃燒釋放的總能量:指單位質量或體積的燃料完全燃燒所釋放的熱量,通常以千卡(kcal)或焦耳(J)為單位。
發動機工作時,燃料在氣缸內燃燒產生高溫高壓氣體,推動活塞做功,通過曲軸將往復運動轉化為旋轉運動,最終輸出機械動力。
在這個過程中,只有部分能量被轉化為有用的機械功,其余能量則以多種形式損失掉,具體包括:
◎排氣熱損失:燃燒后廢氣帶走的熱量。
◎冷卻系統熱損失:通過冷卻液、機油等冷卻系統散發到環境中的熱量。
◎摩擦損失:發動機內部各部件(如活塞、連桿、軸承等)之間的摩擦消耗的能量。
◎泵氣損失:進氣和排氣過程中,活塞在氣門關閉前后的無效做工消耗的能量。
◎未燃燒燃料損失:包括未完全燃燒的燃料以及通過尾氣排放的未燃燒碳氫化合物等。
◎電氣附件消耗:如發電機、空調壓縮機、水泵等輔助設備消耗的能量。
按理來說理想的熱效率是100%,也就意味著所有的燃料燃燒能量都被完全轉化為有效功,但實際上由于上述各種能量損失的存在,實際發動機的熱效率遠低于理論值。
目前,即使是最先進的汽油或柴油內燃機,其熱效率通常也就在30%到40%之間,部分混動車型的發動機在特定工況下可以達到40%以上。
近幾年國內發動機熱效率的發展是一直呈現出積極向上的趨勢,我們的自主汽車品牌在發動機技術領域反面取得的進步還是很顯著的,特別是在提高熱效率方面,通過持續研發投入、引進消化吸收先進技術、自主創新等途徑,使得國產發動機的熱效率逐步提升,逐漸縮小與國際先進水平的差距,甚至在某些領域實現了趕超。
筆者也是很感興趣這個熱效率的江湖能有多熱血!
01.
一汽紅旗
紅旗的三款發動機:4GB15TD、4GC20TD、25TD混動稀燃高效汽油機(A樣機)整體熱效率都大于40%。
其中25TD是面向碳達峰開發的全新超高熱效率汽油機,采用多項創新性核心技術,基礎發動機最高熱效率46.3%。
4GB15TD、4GC20TD這兩款發動機的熱效率分別為45.2%,44.42%。都是4缸發動機,排量一個1.498、一個1.989。
◎15TDH的額定功率為95kW,最大扭矩220N·m。
◎20TDH的額定功率為120kW,最大扭矩260N·m。
15TD混動專用發動機采用集成式進氣和分離式排氣兩項行業首創技術,創新開發動態潤滑控制技術,使摩擦損失降低28%,進一步節省能耗。
4GB15TD
20TD這款發動機采用的低壓EGR冷凝水精確控制,配合深度米勒循環、電動水泵等技術,實現23%EGR率。
4GC20TD
同時具有分布式廢氣再循環系統和集成式雙平衡軸系統。可將一部分燃燒產生的廢氣經過冷卻后送回缸內參與燃燒,降低缸內溫度,抑制爆震,降低二階往復慣性力,最大程度降低發動機的振動,使整車運行更加平穩、順暢,顯著提升駕乘者舒適性。
目前4GB15TD、4GC20TD這兩款混動專用發動機是分別搭載在紅旗的HS3、H5、H9、HQ9-PHEV等車型上。
02.
東風汽車
馬赫電混PHREV混動發動機的熱效率為45.18%,可混動、可增程擁有多種工作模式,這款發動機也是行業唯一實現“功率分流”與“多擋串并聯”的融合,采用了全球首創的行星-定軸融合式傳動系統。
這套系統具有4個固定擋位和2個功率分流擋位,兼顧功率分流低速油耗低、駕駛平順性好和多擋并聯高速油耗低及動力性出色的優點。
更重要的是,4擋結構還是多擋混動構型中擋位的黃金分割點,綜合工況比單擋省油9%,比2擋省油4%,比3擋省油2%。
此外,馬赫電混PHREV還采用了VGT可變截面渦輪增壓技術,這項技術相當于以一個渦輪增壓器,實現多個渦輪增壓器的最優效果,這樣能耗就會更低。
目前這款發動機是搭載在東風風神L7等車型上。
03.
奇瑞汽車
奇瑞的第五代 ACTECO 1.5TGDI 高效混動專用發動機的最高熱效率在 44.5%。搭載深度米勒循環、第四代i-HEC智效燃燒系統、高效增壓系統、智能熱管理、高稀釋系統(EGR系統)等核心科技。
這臺發動機可以實現最高功率 115 kW,扭矩220 N·m ,高效區間可以覆蓋1000~5500轉的區域,可以滿足更加寬的工作區域,針對不同車型的需求奇瑞有兩套方案:
◎一套是3DHT 變速箱搭配雙電機驅動。3DHT 變速箱可以讓車輛適應更多工況,而雙電機驅動則是讓車發揮出更強的性能。
◎另一套系統是無級超級混動 DHT,也就是 E-CVT 變速箱搭配驅動電機的動力系統,可以實現更高的效率。
奇瑞的風云A8、風云T9、新一代瑞虎7都是用的這款發動機。
04.
長安汽車
長安新藍鯨超高壓直噴混動專用發動機憑借全球首發500bar的超高壓燃油噴射系統、1.45行程缸徑比以及150mJ高能點火技術,新藍鯨發動機的量產熱效率達到了驚人的44.28%。
冷卻系統方面,新藍鯨電控式PCJ每缸雙噴嘴結構是更高效的冷卻方案,電控式PCJ有可根據活塞溫度實時控制是否噴射的電磁閥,雙噴嘴結構則能更快的為活塞降溫。
另外,新藍鯨發動機還使用0W-16超低粘度機油等30余項減摩技術,實現發動機低摩擦設計,進一步節能。
新藍鯨發動機EGR排氣系統集成設計將排氣管與缸蓋集成,縮短氣缸與增壓器之間的距離,排氣更順暢,燃燒更充分。
在燃燒效率、冷卻系統、排氣系統等技術綜合優化下,新藍鯨發動機的1.5T發動機熱效率高達44.28%,1.5L混動專用發動機熱效率高達43.31%。
長安旗下的三大品牌都有搭載這款電機,長安UNI-Z智電iDD,長安UNI-V智電iDD。長安啟源Q05真香版,長安啟源A05真香板。深藍G318。
05.
雷神BHE15Plus這款發動機熱效率為44.26%,具有電氣化與智能化兩大進化點。
◎電氣化方面,BHE15 Plus應用了電控高能點火、電控EGR系統、電子水泵、電控混動專用增壓器等高端電氣化硬件,實現行業領先的超精度控制。
◎智能化方面,獨有的X·System智控系統,可以在軟件層面上賦予雷神電混超越同級別的動力性、經濟性以及舒適性。
以NVH智能控制技術為例,大幅提升了新一代雷神電混BHE15 Plus的NVH性能,使其在典型怠速充電工況的聲壓級比上一代混動發動機降低了2.3dBA。
目前吉利旗下車型銀河L6、銀河L7,就是搭載的這款發動機。
06.
◎2.0ATK+GMC 2.0發動機作為鉅浪混動GMC2.0動力系統的核心,最高熱效率達42.1%。
2.0ATK+GMC 2.0
2.0ATK發動機是廣汽研究院專門為混動系統開發的專用發動機,采用自然吸氣、阿特金森循環技術路線,超高壓縮比15.6、超高滾流比進氣道,長沖程設計。
采用M10火花塞、高能點火、低溫冷卻外部EGR技術、GCCS燃燒控制專利技術和350bar高壓直噴系統,通過協同優化燃油噴射、缸內流動,實現在超高壓縮比和大EGR率下的缸內燃燒過程高效性與清潔性。
◎4B20L1發動機是廣汽傳祺對混動專用的2.0ATK發動機進行迭代升級,基于廣汽GCCS燃燒控制專利技術,深度優化燃燒系統,并集成低溫冷卻EGR、能量損失控制等先進技術,不斷提升熱效率,最高熱效率達44.14%。
4B20L1
該發動機依然是應用了廣汽的GCCS高效燃燒控制系統、350bar高壓直噴系統、低摩擦設計、廢氣再循環系統和智能熱管理等先進技術。
廣汽的GCCS燃燒控制系統專利技術是一項針對提升高壓縮比混動專用發動機燃燒效率、降低排放的創新解決方案。
該技術聚焦于缸內燃燒組織的深度優化,通過高效空氣管理與精準噴油管理的協同作用,實現燃燒過程的瞬態優化。
◎全息可視化開發平臺:運用高能激光與高速成像技術,對缸內燃燒各環節進行實時高清分析,助力工程師直觀量化關鍵指標,精準調校燃燒控制策略,實現燃燒系統組件最優匹配。
◎燃燒過程優化:基于全息可視化平臺,GCCS專利技術實現了缸內燃燒組織的深度優化,通過精細化設計提升燃燒效率,減少污染物排放。
這臺發動機特點其實是壓縮比較高,且缸體呈現細長狀態,缸徑,行程特性決定了,這臺發動機的使命是為了節能 這款發動機搭載在秦PLUS DM-i、驅逐艦05,以及宋PLUS DM -i等走量車型上。
09.
五菱柳機
H16高熱效發動機是五菱柳機H系列高熱效平臺的第二款產品,該款發動機完全由五菱柳機自主研發、完全自主標定,最大功率為88kW,最大扭矩可達到156N?m,設計最高熱效率高達44%。
該款發動機采用了深度阿特金森循環技術、高壓縮比、高滾流氣道、中置式DVVT、輕量化低摩擦曲軸連桿結構,曲軸細軸頸化、長沖程、氣道雙噴射,外部冷卻EGR系統等先進技術。缸體材料采用鋁合金,質量輕,散熱快,輕量化的鋁合金發動機,能有效降低發動機自身的重量,達到相對省油的目的。
10.
東安動力
東安動力在國內獨立汽油機動力總成和自主AT變速器領域,還是有很高的地位的算是混動(增程)領域的開拓者了,其2.0TGDI增壓直噴新能源汽車專用高效發動機熱效率達了到43%以上。
該產品是東安動力高效混動專用發動機平臺的重要產品,也是東安動力與AVL深入合作的又一力作。該產品面向混動(增程)領域中大型乘用車市場,采用13.5∶1超高壓縮比、深度米勒循環、高滾流氣道、缸蓋集成排氣歧管、低壓EGR及深度優化的減磨結構。
來源:第一電動網
作者:NE時代
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