BSFC一直被內燃機研發行業視作是最直觀的“考卷”,他的全名為Brake Specific Fuel Consumption——即有效燃油消耗率,簡單來説就是發動機以1kW的功率工作時消耗的燃油量。而在發動機的台架試驗上,工程師通常會對發動機不同的轉速(扭矩)和功率下的燃油消耗進行檢測,來得到一張完整的BSFC圖,從製表學名角度也叫萬有特性圖。
由於BSFC圖能直觀的看到發動機的油耗和扭矩/功率的關係,所以我們可以很輕鬆的看出一台發動機在全特性時的燃油效率。所以我們先放一張圖。
左邊是本田L15系列1.5T發動機,右邊是本田R20系列2.0L自然吸氣發動機,全綵版本很直觀的給我們展現了發動機熱效率的區別,顏色越深(越藍)意味着油耗越低——也就是熱效率越高。所以可從發動機500rpm/50N·m到3000rpm/200N·m幾乎都是發動機高效區間,其中最高的效率在2000rpm/150Nm上下,差不多就是油門半開時速80kph左右。中間的數字代表了g/kWh,也就是1kW工作一小時消耗220g燃油。這個數字是越小越好。總結來説,這張圖代表了發動機要的兩個特性,一個是熱效率的最高度,一個是高熱效率的廣度。
i-MMD系統的變化——更輕,更高效那我們再説回本田i-MMD雙電機混合動力系統,這套系統的混動原理簡單來講就是以電驅為主,驅動電機驅動車輪,由電池和發電機給驅動電機供電,而內燃機主要負責帶動發電機,只有在動力請求(功率)超過驅動電機負荷的條件下,內燃機才會通過離合器直接參與驅動車輪。
在這種混動結構下,內燃機大量時間會處於平穩運行狀態帶動發電機,此時,熱效率的高度會被儘可能放大。而在發動機直驅模式下,比如急加速或者高速行駛,內燃機就需要高熱效率的廣度來保持較大的轉速區間內燃油經濟性。明白了這一概念,我們就可以繼續延伸,來看看歷代本田i-MMD混動系統的升級到底在哪。
從我們國內引入的第九代美規雅閣的第二代i-MMD系統到十代雅閣搭載的第三代i-MMD系統,除了PCU的輕量化和小型化以外,最重要的升級莫過於內燃機採用了全新的阿特金森循環2.0L直噴發動機,熱效率高達40.6%,這台發動機獲得了當年的世界十佳發動機大獎,同時其搭載的本田i-MMD混動車型也憑藉低油耗,高行駛品質,高可靠性在中國也收穫了巨大的認可。
從對比圖當中可以很直觀的看到,相比於第二代內燃機,第三代內燃機藍色部分顏色更深,意味着最高燃效更高,而深藍色部分面積更大,意味着高燃效區間更廣泛。這一點本質上是由阿特金森循環中的長膨脹(做功)行程,低壓縮行程帶來的。而這一技術和與之相似的米勒循環也被現在的主流車企廣泛應用在混動車型當中。
但時間推移,阿特金森循環本身帶來的優勢已經不那麼明顯,但消費者和環境保護部門對於油耗和排放都有着更高的要求,怎麼辦?自然是繼續讓最高燃效變高,高燃效區間更廣泛。要在同樣的阿特金森循環發動機上做到這一點,就需要一些得力的“幫手”。於是,搭載在廣汽本田型格上的第四代i-MMD就呼之欲出。
硬件技術加持——第四代i-MMD技術更進一步先Po出第三四代i-MMD的BSFC對比圖。雖然藍色區域顏色加深只是從40.6提升到了41%的熱效率,但藍色區域明顯變寬的同時,在扭矩方面(縱軸)也變的更高。這就意味着第四代i-MMD技術不單單提高了轉速層面的高燃效區間廣度,同時提高了高功率輸出時的燃效高度。反應到車上來説,就是車輛不但可以在發動機直驅模式下,以更高速度獲得更優異的油耗——也就是高速油耗。同時,也可以讓發動機在高負荷(扭矩)時,同樣獲得很高的燃效。前一點很好理解,後一點我們先賣個關子。聊聊這個提升是如何實現的。
從內燃機運轉的角度來講,掣肘燃燒效率和排放的元兇之一,就是燃油燃燒不充分。
比如我們同樣燒10g的油,如果只充分燃燒掉8g,那麼剩下的2g就會形成積碳或者一氧化碳等物質,這對燃效和排放都是致命的影響。
所以在第四代i-MMD發動機上,首先的變化就是全新搭載的直噴系統和日立35Mpa(350bar)高壓噴油嘴。就像我們平常看到的高壓水槍,壓力越大其末端的霧化效果就更好,霧化好的油氣在缸內直噴的作用下能更好的跟空氣結合以便充分燃燒。簡單來説,高壓噴油嘴能讓內燃機在做同樣的功時,花費更少的燃油,排出更清潔的廢氣(水和二氧化碳)。
而當內燃機加入了高壓直噴系統後,影響最大的莫是過於散熱和進排氣的效率,這兩點相當於是內燃機的安保和材料供應商,和發動機是相輔相成的。所以在全新的直噴內燃機當中,本田為其加入了雙層水套保障温度,並且加入了進排氣雙側的VTC(可變正時控制),讓進排氣都變得非常智能,形成了內燃機本體和配氣結構的智能協同,與此同時,高強度曲軸和雙平衡軸也讓發動機的抵消一二階振動,讓NVH有所提升。
那麼我們前面賣的關子,發動機高負載(扭矩)下的油耗降低到底是為了什麼呢?瞭解本田混動工作模式的朋友應該知道,本田i-MMD混合動力系統的電池作為系統的一部分,雖然容量不大,但時刻擔負着起步,擁堵,加速等工作。雖然直接為驅動電機供電實現純電行走的時間不多,但如果經常處於虧電狀態,依然會需要發動機加大對發電機的動力輸出和負荷,急加速表現也會變差。
而以往大多情況下,為了保證發動機熱效率,這塊電池只能通過動能回收和HEV模式下的發電機充電。但第四代i-MMD混合動力內燃機由於高負載(扭矩)下燃效同樣出色,所以可以在直驅車輪的條件下,同時利用富餘的扭矩為電池補能,讓電池長時間的保持良好的電量狀態。這一點來説,可能對HEV影響沒有那麼大,但後續的PHEV車型大電池,你就會明顯感覺到電池的SOC保持非常健康了。
所以總體而言,廣汽本田型格e:HEV車型搭載的第四代混合動力技術代表着更高,更廣的內燃機燃效,也意味着在動力輸出,響應和油耗方面做到了兼顧,這一點也造就了型格e:HEV車型輕鬆,愉快的駕駛感受和搭載本田混動車型一貫的低用車成本的結果。