DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率
技术学堂 · 2020-11-13 07:59
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发动机已不再是短板

近段时间,比亚迪的股票是接连上涨,市值一度超过了上汽集团和广汽集团之和,达到5000多亿,是不是后悔没有入手。

股价的上涨除了是受益新能源汽车整体环境向好,更重要的是比亚迪在新能源汽车布局、电池、半导体等层面占据的技术优势。

这不,比亚迪又带来了新的DM-i插电式混合动力系统,并且给这一系统适配全新的发动机以及变速箱,这次发布会的重点则是这款全新1.5L发动机。

热效率达43% 比亚迪全新1.5L发动机技术太牛了

快速了解比亚迪新DM-i技术

1.推出的DM-i插电式混合动力系统,以经济性取向;现有DM技术归为DM-p,以性能取向。

2.全新1.5L发动机热效率达43%,发动机技术革新,适合插电式混合动力车型。

3.最快明年上半年搭载王朝系列车型上,秦Plus系列和宋Plus系列将率先搭载。

什么是DM-i,和DM-p区别在哪

比亚迪DM系统的发展历程

早在2008年,比亚迪就发布了第一代的DM插电式混合动力系统架构,并搭载在比亚迪F3上。

DM这个缩写,来自Dual Mode“双模”之意思,也就是“EV纯电动”与“HEV混合动力”两种模式。

当时的技术并不注重加速,采用双电机混联架构,驱动系统状态切换较少,动力输出平顺性比当时多数汽油自动挡车型要更好,系统拥有比汽油自动挡车型更佳的燃油经济性。可以说,第一代DM的主攻方向是燃油经济性。

热效率达43% 比亚迪全新1.5L发动机技术太牛了

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

2013年,比亚迪带来了第二代DM系统,主推的“542”计划(分别代表加速、四驱和油耗)也逐渐给大家形成了深刻印象。

第二代DM技术是基于双离合变速箱打造的混联式动力,当时以“唐”为首的车型建立起了“性能”标签,所以虽然它作为一款新能源车型,但在性能方面的表现要远比“新能源”这一属性更突出。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

到了2018年,比亚迪第三代DM系统来了,第三代相比第二代DM多了BSG皮带启动/发电机,进一步提升燃油经济性和系统输出平顺性,也是解决之前“电耗高”的有效手段,而“性能”依旧是第三代DM的特色。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

DM双平台战略:DM-p强劲版、DM-i经济版

第三代的DM系统毫无疑问整体是偏向“性能”,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。

DM-p 中的“ p ”意指 powerful,寓意动力强劲,满足用户对驾驶乐趣的追求;DM-i则以经济性为卖点,追求高效节能。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

目前已知的信息是基于DM-i平台下,比亚迪会推出更有针对性更适合的全新1.5L发动机,另外将会匹配E-CVT变速箱(信息尚未披露),电机布置也将会发生变化(尚未披露),这些信息有待进一步的揭晓。

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,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。

比亚迪发动机

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。

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。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

先来看看这款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。

1.提高发动机的压缩比

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。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

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。

2.增大冲程/缸径比

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  。

3.使用阿特金森循环 

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。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

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。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

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。

4.冷却EGR

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。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

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。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

5.取消轮系,附件电器化 

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。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

比亚迪非常巧妙,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。

6.分体冷却

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。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

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。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

7.降成本

当然,作为主打经济性的DM系统,发动机的成本自然不能太高,在成本控制方面比亚迪也考虑周到。它将排气VVT取消了,另外将直喷变成了进气歧管喷射,歧管喷射的位置进行了周全的试验。

在取消这些的情况下,它的热效率依旧能达到43%,可以说颇具水平了。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

总结:针对插混特点而设计的发动机

比亚迪将DM系统一分为二可谓是相当聪明,毕竟现在插混车型是消费者从燃油车过渡到电动车中最佳的过渡适应车型。最求性能选择DM-p,追求燃油经济性选择DM-i,选择一点也不困难。

在新的DM-i架构下,比亚迪插混车型的定价也可以大幅下探,降低购车的门槛。

回到这款发动机上,其实如今的发动机技术很难有大的突破,大家比拼的是如何利用现有的技术不断对发动机进行优化,比亚迪这款1.5L发动机显然就是针对插电式混合动力的特点进行开发。

提高压缩比+阿特金森循环、冷却EGR的应用、降低摩擦取消轮系附件等等,这些技术并不复杂,但是它就是适合插混的特点。

除了保证燃油经济性,在发布会现场比亚迪也表示它的性能不会比DM-p差太多,这或许就等到新车搭载后才能验证了。(图/文/摄:皆电 周建强)

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