前,吉利明星L-Ray Sion Hix Hiex油混动版正式开始预售,新车限额为2022个,预售不到9分钟就卖光了。同样火爆销售的比亚迪DM-Hi X车型今年累计销量和订单都超过了15万辆,订单配送平均排了3个月以上的队
雷神动力一个DM-i动力,在纯战队走那条路的今天,这两种混合动力订单火爆的画风太明显了。
事实上,这就是对国家政策的反应。国家发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中提到:“到2035年,国内节能汽车和新能源汽车年销量将各占一半,汽车产业将实现电气化转型。”
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汽车也将成为主力普及的车型,根据假期期间习惯长距离移动的需求,以混合动力车型为代表的节能汽车不会缺乏市场。
作为市场上最受欢迎的两个混合系统,我们一起来看看雷神动力和DM-i的技术亮点是什么。
雷神动力
一、雷神动力是1.5TD混动专用发动机和DHT(单级变速器)/DHT Pro(三级变速器)混动专用变速器,既涵盖A0-C级车型,又涵盖混动、混合赠送等多种混动技术,只是广泛的通称。
这项技术有多牛?请首先列出直接参数。
1、全球最高发动机热效率43.32%,
2、全世界最好的三档DHT Pro、
3、40%燃油比,3.5 l/100公里,油耗低。
根据吉利高层的说法,瑞信智发动机Hix混动系统在核心技术方面远远优于日系品牌,究竟有多先进,可以像我们一样看到。
1.发动机部分
雷神动力的1.5T和2.0T发动机都采用涡轮增压动力,这与许多日系制造商和国内制造商不同,一般在混合系统中搭配阿特金森自然吸气发动机。
雷神动力的发动机技术亮点主要是高压直喷、增压重冷、米勒循环、低压EGR四种技术,在热效率部分超过日系混合动力最高水平的41%。
高压直喷技术并不是当今困难的技术。高压汽油的雾化效果越高,燃烧越好,燃油喷射系统压力达到350bar是最高水平。
增压中冷这种技术也不新鲜,但一般也常用中端车型,使用这种技术可以降低进气温度。
米勒循环听起来很陌生,和阿特金森循环的目的一样,就是增加扩张行程,提高热效率。
阿特金森循环通过进气阀湾流完成,米勒循环通过进气阀提前完成。阿特金森一般适用于自然吸气发动机,米勒周期适用于增压发动机。
米勒循环发动机压缩和燃烧过程的温度低于普通发动机使用的自动循环(压缩比等于膨胀率),因此可以减少传热损失,节省油。雷神的动力DHE15发动机压缩比达到1:1,配备双VVT可变气门正时,可以更准确地控制发动机的进气门开启时间。
扩展现有奥地利
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。
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