国产最强混动系统 吉利雷神动力和比亚迪DM-i谁更强
技术学堂 · 2021-12-31 11:52
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吉利和比亚迪有点像丰田和本田那味了

日前,吉利星越L雷神Hi·X油电混动版正式开启预售,新车限量2022个名额,预售开启9分钟不到就已经售罄。。。同样火爆的还有比亚迪DM-i车型,今年累计销量加订单都超过15万辆,订单交付排队平均3个月以上。

一个雷神动力、一个DM-i动力,在纯电大行其道的今天这两种混合动力订单火爆的画风过于凸显了。

实际上,这也正是响应了国家政策。从国家发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中提到了“至2035年国内节能汽车与新能源汽车年销量将各占一半,汽车产业实现电动化转型。”

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车也将会是主力推广的车型,并且对于我们节假日习惯远距离迁徙的需求来看,混合动力车型为代表的节能车并不缺乏市场。

作为市场上备受热捧的两款混合动力系统,雷神动力和DM-i都有什么技术亮点,我们一起来探讨。

雷神动力

首先,雷神动力只是一个宽泛的统称,其技术是包含了1.5TD/2.0TD混动专用发动机,以及DHT(1挡变速器)/DHT Pro(3挡变速器)混动专用变速器,支持A0-C级车型全覆盖,同时涵盖混动、插混和增程等多种混动技术。

这项技术有多牛,直接列参数先:

1、全球最高发动机热效率43.32%、

2、全球最高3挡DHT Pro、

3、40%节油率,油耗低至3.5L/100km

按照吉利高层的说法是雷神智擎Hi·X混动系统在核心技术上全面优于日系品牌,究竟有多先进我们一样一样来看。

1.发动机部分

雷神动力的1.5T和2.0T发动机都是采用涡轮增压动力,这和很多日系厂商甚至国内厂商都不一样,通常混动系统搭配阿特金森自然吸气发动机较多。

雷神动力的发动机技术亮点主要有高压直喷、增压中冷、米勒循环、低压EGR四项技术,在热效率部分是超过日系混合动力最高水平的41%。

高压直喷技术放在今天算不上高难度技术,越高压汽油的雾化效果就越好,燃烧更充分,它的喷油系统压力达到350bar算是顶尖水平了。

增压中冷这项技术同样不新鲜,但是一般也是中高端车型使用较多,采用这项技术可以降低进气的温度。

米勒循环大家听起来比较陌生,它和阿特金森循环的目的一样,都是通过增大膨胀行程来提高热效率。

阿特金森循环是通过进气门晚关来实现,米勒循环则通过进气门早关实现;阿特金森一般适用于自然吸气发动机,米勒循环则应用于增压发动机。

和我们普通发动机采用的奥托循环(压缩比等于膨胀比)相比,米勒循环发动机压缩和燃烧过程的温度更低,因而降低了传热损失也更省油。雷神动力的DHE15发动机它的压缩比达到了13:1,装备双VVT可变气门正时,可以更精准控制发动机的进排气门的开闭时机。


常规奥拓循环配气相位


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。

都是混合动力 为啥日系车如此省油

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。

DM-i架构下全新1.5L发动机 比亚迪也能做到43%热效率

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。

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。

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。

全新1.5L/1.5Ti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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。(图/文/摄:皆电 周建强)

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