熱效率43%超越豐田，解讀比亞迪發動機黑科技

2021-03-11 由烏雅建義釋出於綜合

廣州車展上，比亞迪帶來了一款名為秦PLUS的新車。其實關於車型本身的資訊點相對有限，畢竟只是一次首秀，更多的產品點還得等廠家日後逐步釋放。

但板上釘釘的是，新車將會搭載比亞迪最新的DM-i插電混動平臺，其中就包含了知識點滿滿的驍雲系列高熱效率發動機。43%的熱效率這臺驍雲1.5L自然吸氣發動機最鮮明的標籤，無疑是高達43%的熱效率。何為熱效率，展開聊那又是另外一篇文章了；言簡意賅的概括，熱效率就是發動機將燃油化學能最終轉化成動能的比例。又因為發動機的工況並不固定，所以日常所說的“熱效率”，嚴謹說法應該是“峰值熱效率”。既然是效率，那必然越高越好；但想把熱效率提高，實屬不易。

目前市面上主流的最新一代發動機，熱效率大多集中在37%-38%的區間內；當然也不乏幾款業界領先的發動機，能夠擊破40%的大關。就比如豐田搭配THS II混動的2.5L發動機，熱效率就達到了41%。所以在有了同行的襯托之後，就更突顯了這臺驍雲發動機的江湖地位。用加法提升效率內燃機熱效率的每一點提升，幾乎都離不開一項先進技術的應用。換言之，熱效率是用研發和製造成本堆上去的。但比亞迪的這臺驍雲1.5L發動機，則將加法和減法同時進行。

相對於基礎機型，帶來熱效率提升最大的是高壓縮比+阿特金森迴圈+高滾流氣道。理論上壓縮比越高，燃燒效率和熱效率都會隨之提高，當然這也是有上限的，比如馬自達的創馳藍天，13:1就已經能算是超高壓縮比。而驍雲1.5L的壓縮比直接飆升到了15.5:1，關鍵還只喝92號油，完全不挑食。那麼問題來了，這臺發動機是如何避免與超高壓縮比形影不離的爆震的呢？答案就是阿特金森迴圈。15.5:1只是這臺發動機的機械壓縮比，但透過進氣門晚關的阿特金森迴圈，可以讓發動機實際的壓縮比小於膨脹比。

再大白話些，這臺發動機的膨脹比確實是15.5:1，但壓縮比並沒有那麼高，這才達成了“又讓馬兒跑得快、又讓馬兒少吃草、對草的要求還不高”的目的。除了這項核心技術外，輔助技術同樣為提升熱效率作出了一定貢獻。冷卻ERG也是必不可少的，即將排出燃燒室的廢氣再迴圈利用，經過三元催化和冷卻之後，與新鮮、未燃燒的混合氣體一起進入氣缸，進行二次燃燒，從而降低排放、降低油耗、抑制爆震。

為了將發動機維持在最為合適的執行溫度，工程師對這臺發動機的缸體和缸蓋進行了分體冷卻熱管理，在冷車狀態和小迴圈之間增加了單獨的缸蓋迴圈模式，透過雙節溫器更好的控制缸體和缸蓋溫度。且水道實際維持了原先的設計，所以在這一項上的成本增加並不明顯。最後再輔以我們相對熟知的變排量機油泵、活塞冷卻噴油嘴、高能點火、充鈉氣門等技術，最終將整機的熱效率推升到了43%。用減法降低損失和成本所謂減法，還得一分為二。首先是成本，與效能取向的DM-p總成不同，驍雲1.5L適配的是更注重燃油經濟性的DM-i總成，如果為了追求熱效率一味堆硬體，最終將導致整機成本不可控，消費者自然不願為之埋單。因此在驍雲1.5L這臺發動機上，就出現了一些看起來似乎是逆時代發展的設計。

前文提到的阿特金森迴圈，實際是透過晚關節氣門的方法，讓一部分進入氣缸的未燃燒油氣混合氣體再退回到進氣道，但對於排氣正時並沒有特殊需求，因此工程師最終取消了排氣側的VVT機構。小排量渦輪增壓是目前A級及以下車型最為主流的動力方案，但驍雲1.5L搭配混動系統工作，同時強勁的動力輸出並非DM-i的設計目標，因此自吸足矣；這就又省下了一大筆成本。燃油噴射系統在近些年的進化路線，大致為歧管噴射、缸內直噴、混合噴射、高壓缸內直噴，但在經過模擬之後，在執行工況內，成本更低的歧管噴射已經能夠滿足效能需求，這才從直噴“退回”了歧管噴射。

減法的第二層，是為發動機減負。傳統的發動機，曲軸除了將動力傳輸給變速箱以外，還得帶動發電機、空調壓縮機、機械真空泵、機械水泵等一堆附件，而這些都會分散發動機的動力輸出，降低最終的輪上馬力。而因為整套動力系統由內燃機和電氣部分共同組成，所以上述的這些附件完全能夠由更高效、能量更易分配的電氣驅動，使得驍雲1.5L發動機能夠直接解放前端輪系，將曲軸動力完全輸出給變速箱，並最終提升整機熱效率、降低油耗。以工況換效率既然能達到43%的熱效率，是否說明這臺發動機已經擁有相當之高的先程序度？還是得理性看待。因為驍雲1.5L發動機實際是DM-i系統中的一部分，它的執行工況相對有限，這也是其能達成超高熱效率的主要原因；但也正因如此，這臺發動機沒法脫離DM-i單獨使用。

打個比方，我們日常接觸的汽油機，就好比是一位運動員，但短跑長跑接力跑鐵人三項什麼的他都得參加，且每項的成績都至關重要，相當於有限的資源需要覆蓋更多的工況；而DM-i的混動系統相當於一位隊友，幫助分擔了需要許多專案，發動機只需專注於長跑這一件事就行，所以從設計研發到生產製造，都能夠更有針對性。AL頻道小結比亞迪的這臺驍雲1.5L自然吸氣發動機，能夠在6000rpm時輸出81kW的最大功率，4500rpm時輸出135牛·米的峰值扭矩，只是這倆數值的重要性程度沒那麼高，畢竟還有電機輔助輸出。而關鍵是，即便是在虧電狀態下，這臺發動機也可以做到百公里4L以內的油耗。當然，熱效率高達43%的發動機，也只是比亞迪這套全新DM-i系統中的一部分；而其電機、電控、變速箱、電池組又運用了哪些黑科技，還得等待官方的進一步解密。

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