BSFC是内燃机研发ampD一直被认为是业界最直观的“试卷”,他的全名是Brake Specific Fuel Consumption ——,即有效燃料消耗率,简单地说,就是发动机以1千瓦的功率运行时消耗的燃料量。
而在发动机的台架试验上,工程师通常会对发动机不同的转速(扭矩)和功率下的燃油消耗进行检测,来得到一张完整的BSFC图,从制表学名角度也叫万有特性图。
由于BSFC图能直观的看到发动机的油耗和扭矩/功率的关系,所以我们可以很轻松的看出一台发动机在全特性时的燃油效率。所以我们先放一张图。
左边是本田L15系列1.5T发动机,右边是本田R20系列2.0L自然吸气发动机,全彩版本很直观的给我们展现了发动机热效率的区别,颜色越深(越蓝)意味着油耗越低——也就是热效率越高。所以可从发动机500rpm/50N·m到3000rpm/200N·m几乎都是发动机高效区间,其中最高的效率在2000rpm/150Nm上下,差不多就是油门半开时速80kph左右。中间的数字代表了g/kWh,也就是1kW工作一小时消耗220g燃油。这个数字是越小越好。总结来说,这张图代表了发动机要的两个特性,一个是热效率的最高度,一个是高热效率的广度。
i-MMD系统的变化——更轻,更高效
那我们再说回本田i-MMD双电机混合动力系统,这套系统的混动原理简单来讲就是以电驱为主,驱动电机驱动车轮,由电池和发电机给驱动电机供电,而内燃机主要负责带动发电机,只有在动力请求(功率)超过驱动电机负荷的条件下,内燃机才会通过离合器直接参与驱动车轮。
在这种混动结构下,内燃机大量时间会处于平稳运行状态带动发电机,此时,热效率的高度会被尽可能放大。而在发动机直驱模式下,比如急加速或者高速行驶,内燃机就需要高热效率的广度来保持较大的转速区间内燃油经济性。明白了这一概念,我们就可以继续延伸,来看看历代本田i-MMD混动系统的升级到底在哪。
从我们国内引入的第九代美规雅阁的第二代i-MMD系统到十代雅阁搭载的第三代i-MMD系统,除了PCU的轻量化和小型化以外,最重要的升级莫过于内燃机采用了全新的阿特金森循环2.0L直喷发动机,热效率高达40.6%,这台发动机获得了当年的世界十佳发动机大奖,同时其搭载的本田i-MMD混动车型也凭借低油耗,高行驶品质,高可靠性在中国也收获了巨大的认可。
从对比图当中可以很直观的看到,相比于第二代内燃机,第三代内燃机蓝色部分颜色更深,意味着最高燃效更高,而深蓝色部分面积更大,意味着高燃效区间更广泛。这一点本质上是由阿特金森循环中的长膨胀(做功)行程,低压缩行程带来的。而这一技术和与之相似的米勒循环也被现在的主流车企广泛应用在混动车型当中。
但时间推移,阿特金森循环本身带来的优势已经不那么明显,但消费者和环境保护部门对于油耗和排放都有着更高的要求,怎么办?自然是继续让最高燃效变高,高燃效区间更广泛。要在同样的阿特金森循环发动机上做到这一点,就需要一些得力的“帮手”。于是,搭载在广汽本田型格上的第四代i-MMD就呼之欲出。
硬件技术加持——第四代i-MMD技术更进一步
先Po出第三四代i-MMD的BSFC对比图。虽然蓝色区域颜色加深只是从40.6提升到了41%的热效率,但蓝色区域明显变宽的同时,在扭矩方面(纵轴)也变的更高。这就意味着第四代i-MMD技术不单单提高了转速层面的高燃效区间广度,同时提高了高功率输出时的燃效高度。反应到车上来说,就是车辆不但可以在发动机直驱模式下,以更高速度获得更优异的油耗——也就是高速油耗。同时,也可以让发动机在高负荷(扭矩)时,同样获得很高的燃效。前一点很好理解,后一点我们先卖个关子。聊聊这个提升是如何实现的。
从内燃机运转的角度来讲,掣肘燃烧效率和排放的元凶之一,就是燃油燃烧不充分。
比如我们同样烧10g的油,如果只充分燃烧掉8g,那么剩下的2g就会形成积碳或者一氧化碳等物质,这对燃效和排放都是致命的影响。
所以在第四代i-MMD发动机上,首先的变化就是全新搭载的直喷系统和日立35Mpa(350bar)高压喷油嘴。就像我们平常看到的高压水枪,压力越大其末端的雾化效果就更好,雾化好的油气在缸内直喷的作用下能更好的跟空气结合以便充分燃烧。简单来说,高压喷油嘴能让内燃机在做同样的功时,花费更少的燃油,排出更清洁的废气(水和二氧化碳)。
而当内燃机加入了高压直喷系统后,影响最大的莫是过于散热和进排气的效率,这两点相当于是内燃机的安保和材料供应商,和发动机是相辅相成的。所以在全新的直喷内燃机当中,本田为其加入了双层水套保障温度,并且加入了进排气双侧的VTC(可变正时控制),让进排气都变得非常智能,形成了内燃机本体和配气结构的智能协同,与此同时,高强度曲轴和双平衡轴也让发动机的抵消一二阶振动,让NVH有所提升。
那么我们前面卖的关子,发动机高负载(扭矩)下的油耗降低到底是为了什么呢?了解本田混动工作模式的朋友应该知道,本田i-MMD混合动力系统的电池作为系统的一部分,虽然容量不大,但时刻担负着起步,拥堵,加速等工作。虽然直接为驱动电机供电实现纯电行走的时间不多,但如果经常处于亏电状态,依然会需要发动机加大对发电机的动力输出和负荷,急加速表现也会变差。
而以往大多情况下,为了保证发动机热效率,这块电池只能通过动能回收和HEV模式下的发电机充电。但第四代i-MMD混合动力内燃机由于高负载(扭矩)下燃效同样出色,所以可以在直驱车轮的条件下,同时利用富余的扭矩为电池补能,让电池长时间的保持良好的电量状态。这一点来说,可能对HEV影响没有那么大,但后续的PHEV车型大电池,你就会明显感觉到电池的SOC保持非常健康了。
所以总体而言,广汽本田型格e:HEV车型搭载的第四代混合动力技术代表着更高,更广的内燃机燃效,也意味着在动力输出,响应和油耗方面做到了兼顾,这一点也造就了型格e:HEV车型轻松,愉快的驾驶感受和搭载本田混动车型一贯的低用车成本的结果。
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