日前,吉利星越L雷神Hi·X油電混動版正式開啓預售,新車限量2022個名額,預售開啓9分鐘不到就已經售罄......同樣火爆的還有比亞迪DM-i車型,今年累計銷量加訂單都超過15萬輛,訂單交付排隊平均3個月以上。
一個雷神動力、一個DM-i動力,在純電大行其道的今天這兩種混合動力訂單火爆的畫風過於凸顯了。
實際上,這也正是響應了國家政策。從國家發佈的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》中提到了“至2035年國內節能汽車與新能源汽車年銷量將各佔一半,汽車產業實現電動化轉型。”
因此在未來相當長的一段時間內,以混合動力為代表的節能車也將會是主力推廣的車型,並且對於我們節假日習慣遠距離遷徙的需求來看,混合動力車型為代表的節能車並不缺乏市場。
作為市場上備受熱捧的兩款混合動力系統,雷神動力和DM-i都有什麼技術亮點,我們一起來探討。
雷神動力
首先,雷神動力只是一個寬泛的統稱,其技術是包含了1.5TD/2.0TD混動專用發動機,以及DHT(1擋變速器)/DHT Pro(3擋變速器)混動專用變速器,支持A0-C級車型全覆蓋,同時涵蓋混動、插混和增程等多種混動技術。
這項技術有多牛,直接列參數先:
1、全球最高發動機熱效率43.32%、
2、全球最高3擋DHT Pro、
3、40%節油率,油耗低至3.5L/100km
按照吉利高層的説法是雷神智擎Hi·X混動系統在核心技術上全面優於日系品牌,究竟有多先進我們一樣一樣來看。
1.發動機部分
雷神動力的1.5T和2.0T發動機都是採用渦輪增壓動力,這和很多日系廠商甚至國內廠商都不一樣,通常混動系統搭配阿特金森自然吸氣發動機較多。
雷神動力的發動機技術亮點主要有高壓直噴、增壓中冷、米勒循環、低壓EGR四項技術,在熱效率部分是超過日系混合動力最高水平的41%。
高壓直噴技術放在今天算不上高難度技術,越高壓汽油的霧化效果就越好,燃燒更充分,它的噴油系統壓力達到350bar算是頂尖水平了。
增壓中冷這項技術同樣不新鮮,但是一般也是中高端車型使用較多,採用這項技術可以降低進氣的温度。
米勒循環大家聽起來比較陌生,它和阿特金森循環的目的一樣,都是通過增大膨脹行程來提高熱效率。
阿特金森循環是通過進氣門晚關來實現,米勒循環則通過進氣門早關實現;阿特金森一般適用於自然吸氣發動機,米勒循環則應用於增壓發動機。
和我們普通發動機採用的奧托循環(壓縮比等於膨脹比)相比,米勒循環發動機壓縮和燃燒過程的温度更低,因而降低了傳熱損失也更省油。雷神動力的DHE15發動機它的壓縮比達到了13:1,裝備雙VVT可變氣門正時,可以更精準控制發動機的進排氣門的開閉時機。
常規奧拓循環配氣相位
米勒循環配氣相位
EGR就是我們常説的廢氣再循環,低壓EGR可以降低排氣温度和壓力之餘,提升了循環效率、減少了氮氧化物的排放,簡單理解就是對環境更友好。
除了高壓直噴、增壓中冷、米勒循環、低壓EGR四項技術外,它還運用了電動空調壓縮機和電動水泵,減少發動機附帶的部件這樣可以進一步降低發動機負荷,提升整機效率。
所以實現高熱效率並不是吉利找到了突破性的技術,而是通過整體的優化實現高熱效率,這當中主要是針對混動進行專門優化。
2.DHT/DHT Pro混動專用變速箱
相比發動機,雷神動力的混動專用變速箱反而是更大的看點。豐田混動憑藉動力分配行星齒輪組獨步天下,本田憑藉多片離合器同樣簡單精妙。
在過去國產品牌和歐美廠商苦於日系混動的技術專利壁壘,只能簡單的在變速箱前端加上電機,雖然簡單直接但是效率和尺寸完全沒法和日系相提並論。
在2018年,吉利推出了第一代混動系統,正是在7速雙離合變速箱內集成了單電機,要想進一步降低油耗,開發混動專用變速箱也就無法避免了。
以往我們介紹一款混合動力系統大都是從它的混動結構來介紹,串聯、並聯、混聯等等頗為複雜的名詞大家看完也記不住。
對於小白來説,用電機位置來進行分類會更加簡單明瞭。從電機佈置的位置不同,可以分為P0-P4五種結構,P代表電機位置,佈置在不同的位置用不同的數字代號。
從P0到P4分別表示的電機佈置方式,數字越小越靠近發動機。
P0:電機位於發動機前端的皮帶上
P1:電機位於發動機的曲軸上
P2:電機位於發動機與變速箱之間,位於離合器之後
P3:電機位於變速箱輸出端
P4:電機位於另一驅動軸上(如果發動機驅動前軸,則電機在後軸,反之亦然)
當然,有些車型不止一個電機,那麼這些車型結構就是Pxy的混合體。
另外還有一種獨立於P0-P4之外的PS架構,這種架構和P0~P4構型有很大差異的,如豐田的THS可歸類於PS式。
DHT Pro變速箱
吉利的DHT Pro則是由P1、P2雙電機組成,和發動機相連用於發電的則是P1電機,負責驅動的則是P2電機。
發動機、P1電機和P2電機之間通過離合器實現脱離和接合,純電行駛、發動機怠速運轉和為電池包充電時,這個離合器是斷開狀態。
整個DHT Pro的重點實際就在於P2驅動電機中,它集成了換擋機構和雙行星齒輪組,提供不同的傳動比。在結構上吉利DHT Pro就像是一台E-CVT變速器與3AT變速器的結合體,比長城檸檬DHT混動的2擋雙離合變速器結構更復雜,擋位增多發動機處於高效工作區域的機會也會增多,理論上看吉利的DHT技術比長城的更具燃油經濟性。
工作邏輯上,DHT Pro也能實現純電、串聯和並聯模式。純電模式就是P2電機單獨驅動車輛,起步或小油門加速時皆由其完成。
串聯模式下,發動機通過P1電機給動力電池組充電,P2電機負責驅動車輛,並調節發動機負荷。藉助純電和串聯模式,相比傳統車型其系統效率提升了30%。
並聯模式下,發動機會直驅車輛,電動機輔助發力。制動過程中,電機還能實現100%動能回收。
需要説明的是,吉利的混動系統還支持全速域並聯,車速20km/h以上系統就能進入並聯模式,一來利用發動機高效工作區間減少能量損失,二來藉助三擋變速器,能釋放60%的儲備動力。
比亞迪DM-i
比亞迪的DM混動系統已經發展到了第三代,它主要是基於雙離合變速箱打造的混聯式動力,雖然它主打新能源,但在性能方面的表現要遠比“新能源”這一屬性更突出。
前面説了,性能和燃油經濟性不可兼得,因此要想節能性能就要有所取捨。為了滿足不同用户需求,比亞迪將其一分為二,推出 DM-p和DM-i 雙平台,分別主打性能與經濟性。
實現DM-i的經濟性,發動機是關鍵
DM-p平台下的發動機都是採用2.0T或1.5T發動機,並且都是帶渦輪增壓,和它們的燃油版車型相比,搭載的發動機動力數據都是一致,並不是混動系統專用發動機,這也導致插混車型的油耗依舊比較高。
以宋Pro和宋Pro插混為例,燃油版搭載的1.5T發動機最大馬力160PS(118kW),最大扭矩245Nm;插電式混合動力車型中搭載的1.5T發動機最大馬力160PS(118kW),最大扭矩245Nm。
要實現低油耗,從發動機入手也就非常必要了。要知道日系混合動力車型的發動機都會進行相應的調整,採用阿特金森循環更是必不可少,畢竟電動機加入後發動機動力的需求也就不那麼重要,省油才是第一要務。
在結構組成方面, DM-i 平台的混動系統集成了一個驅動電機、一個發電機、一塊大電池、一個單擋直驅變速箱和一個插混專用1.5L或1.5Ti發動機。
1.全新1.5L/1.5Ti發動機,做“減法”實現43%熱效率
熱效率是用來評定發動機的經濟性,在目前技術下汽油機的熱效率普遍在35%-40%左右,其餘的大部分能量都通過排氣、摩擦、附件消耗等流失。
換句話説,熱效率越高經濟性就越好,比亞迪應用的技術説不上高精尖或者是巨大創新,而是結合了插電式混合動力車型特點的基礎上通過“減法”實現了43%的高熱效率,這一點和吉利的雷神動力發動機出奇的相似。
先來看看比亞迪1.5L的發動機技術參數,它的最大功率為81kW,最大扭矩為135Nm,並且符合國六b排放。參數乍一看並不出色,但是不要忘了插電式混合動力車型以電機驅動為主,發動機動力並不需要太強。
為了實現高熱效率,比亞迪首先在發動機的壓縮比上做文章,它將發動機的壓縮比提高到了15.5,這對汽油機來説是相當高了。作為參考,柴油機通過壓燃的方式使得壓縮比達到17-18以上。
壓縮比的提高使得混合氣中的汽油和空氣結合的更加充分,火花塞在點火的一瞬間便能使混合氣完成燃燒,釋放出最大的爆發能量。但是提高壓縮比會帶來嚴重的早燃和爆震問題,這一問題比亞迪也通過一些技術解決,這部分放到後面再講。
為了實現高壓縮比,比亞迪對氣缸和活塞進行了調整,增大了衝程和缸徑比,使得燃燒放熱的時間更短,做功的時間更長 。
阿特金森循環是廣泛應用在混合動力車型上,它的實質就是膨脹比大於壓縮比。採用進氣門晚關的方法,讓缸內的混合氣被壓回進氣管一部分,這樣活塞的加速做功衝程就長於壓縮衝程。
所以,阿特金森循環的好處就是發動機的效能更高,也就是熱效率更高。但是它的缺點也很明顯,低速扭矩表現很差,長活塞行程也不利於高轉速運轉。
但是要的就是這種效果,不用在乎低速的“不在狀態”和高速的“不中用”,因為這兩個時段有電動機在為車輪提供動力,發動機在油耗表現最優異的轉速運轉。
低速和高速用電動機的大扭矩彌補動力的缺陷,兩者互補之後也就能實現動力和經濟性的雙贏。
EGR在柴油車上是更為常見,它的中文意思是廢氣再循環裝置,它由冷卻器和EGR閥組成,冷卻器是將廢氣降温後再回流的一個裝置,EGR閥是對進入進氣管的廢氣量進行控制,使一定量的廢氣流入進氣管進行再循環,引入氣缸再燃燒,降低燃燒的温度 ,温差降低,散熱損失也就降低了。
這就是前面説,壓縮比達到15.5如何解決爆震的問題,答案就在這。
為了提高EGR率,讓燃燒和排放更清潔更有效率,比亞迪設計的進氣管很特別,有很大的鼓包。它做了EGR的預混室,提高EGR率,將廢氣冷卻到100度,再進入氣缸。
在傳統的燃油機上,發動機的附件是相當的多,需要通過皮帶帶動發電機、起動機、冷卻水泵、空調壓縮機等等,這些需要通過皮帶輪帶動,如此多的輪系也就自然產生機械功的損耗。
比亞迪通過做“減法”省去了所有輪系,通過電器化把皮帶輪取消了。空調壓縮機、水泵等附件都採用了單獨的電驅動。附件的電器化給發動機大大減負,自然也就提高了熱效率。
在發動機的冷卻散熱上,比亞迪也做了優化,它採用了創新的分體冷卻,通過電子水泵雙節温器把缸體和缸蓋分體冷卻。
採用這一方案的原因是發動機不同位置温度不一樣,通過分體冷卻可以提高散熱效率,在冷機着車時可以快速提升水温,在熱機時可以提高散熱效率,發動機的熱效率自然也就有所提高了。
2.EHS單擋直驅變速箱
和吉利的DHT變速箱不同,比亞迪DM-i的變速箱是出奇的簡單,和本田的i-MMD混動系統高度相似,不過比亞迪在控制邏輯、電機集成度上是要更加的先進一些。
從結構來看,EHS單擋直驅變速箱由一台發動機、一台驅動電機、一套離合器組成,沒有傳統意義的變速箱結構,大部分工況下由電機進行驅動,是一個以電為主的混動技術。
在電量充足時,直接由電機進行驅動,這時發動機和電機是斷開狀態。
當電量不足時,發動機介入,這時候發動機除了負責驅動車輛還會給電池充電。
在急加速時,發動機和電機會並聯輸出動力,共同驅動車輛;當減速時系統切換為串聯驅動。
高速工況時,發動機會進行直接驅動。
用一句不太嚴謹的話來總結就是,低速部分增程,高速直驅,加速並聯。
國產“豐田”和“本田”
從上面的一系列介紹來看,在發動機技術上,吉利和比亞迪都不約而同的採用相似的技術路線,主要着力點都在於減少發動機附件帶來的負荷,實現發動機熱效率的提升,兩者都達到了43%以上的熱效率。
變速箱方面,吉利的變速箱技術採用的是多擋行星齒輪組變速箱,比亞迪則是簡單的單擋直驅變速箱,就如同豐田混動系統和本田混動系統的區別。在平順性和效率上各有優勢,但是不可否認比亞迪的EHS單擋直驅變速箱在成本上是更有優勢的。
同樣的高熱效率發動機、各有優勢的變速箱和控制邏輯,要想將雷神動力和DM-i分個高低並不容易,或許還是需要等實車體驗對比一番才能有最終解。